В этой статье:
Часть 1. Что такое RAID?
Для всех, от частных лиц до крупных корпораций защита и хранение данных является главным приоритетом. Одним из популярных методов хранения данных является использование RAID или Избыточного Массива Независимых Дисков. Он дублирует данные и сохраняет их на нескольких жестких дисках или твердотельных накопителях (SSD). Это резервирование защищает вас в случае строя или сбоя одного из дисков, поскольку у вас все равно будут те же данные, которые хранятся на других дисках. Существует несколько различных уровней или методов RAID, и не все из них направлены на обеспечение избыточности или дублирования ваших данных. В этом руководстве рассматриваются все уровни, как восстановить данные в случае сбоя системы и многое другое.
Часть 2. Как работает RAID?
В то время как RAID хранит данные на разных дисках, они логически распределены таким образом, чтобы идеально перекрывать друг друга, чтобы операционная система могла одновременно считывать данные с каждого из дисков. Это не только делает хранение ваших данных более безопасным, но и повышает производительность, поскольку каждый диск работает вместе и увеличивает среднее время между сбоями. С точки зрения операционной системы, данные являются бесшовными и отображаются в виде одного диска.
Это работает, потому что в методе логического RAID используется зеркалирование дисков для дублирования данных на нескольких дисках. Он также использует чередование дисков, которое использует разные разделы для распределения данных по нескольким дискам. Место для хранения каждого диска разделено на более мелкие группы размером от 512 байт до нескольких мегабайт каждая. Эти полосы расположены на некотором расстоянии друг от друга, чтобы система могла переключаться между ними для повышения производительности без искажения данных.
Существует два типа RAID - систем:
- Однопользовательская система: Полосы, как правило, имеют меньший масштаб, ближе к минимальным 512 байтам. Это позволяет распределить один набор данных по всем дискам и считывать его одновременно.
- Многопользовательская система: для повышения производительности вам нужно будет использовать полосы большего размера, чтобы операции ввода-вывода (ввода-вывода) могли перекрываться на разных дисках.
Понимание RAID контроллера
RAID контроллеры управляют всеми жесткими дисками и SSD в массиве хранения. Это может сделать систему менее сложной, поэтому операционной системе будет легче считывать данные с дисков. Он делает это, представляя диски как единый набор данных логическим образом. Если у вас возникли проблемы с чтением дисков контроллером, прочтите это руководство, чтобы исправить ошибку RAID контроллера, не распознающего диски.
Еще одним преимуществом использования RAID-контроллера является повышенная производительность и дополнительная помощь в сохранении данных в случае полного сбоя системы.
Внедрение RAID
Существует два основных типа RAID контроллеров: Аппаратные и Программные. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки, поэтому важно понимать разницу, чтобы вы могли найти лучший вариант для вас.
Аппаратный RAID-массив: Аппаратный RAID имеет выделенный контроллер для управления массивом хранения. Он настраивает как виртуальные, так и физические массивы и инициализирует их, не проходя через вашу операционную систему.
Аппаратный RAID также отвечает за обеспечение согласованности жестких дисков и надлежащего перекрытия данных между различными физическими дисками. Если возникает проблема с одним из дисков, аппаратное обеспечение восстановит или создаст новый массив для поддержания согласованности данных.
Вам нужны аппаратные контроллеры для управления аппаратным RAID. Контроллер обычно вставляется непосредственно в материнскую плату через слот PCIe.
Преимущества
Отличная производительность и высокая скорость
Совместимость со всеми основными платформами
Мощное шифрование защищает данные на дисках
Не требует слишком много ресурсов процессора
Защищен от вирусов, так как оборудование устанавливается отдельно от хоста
Резервное копирование батареи предотвращает потерю данных в случае отключения питания в массиве хранения
Недостатки
Оборудование может быть дорогостоящим
Если RAID карта на материнской плате выйдет из строя, вам придется купить новую, совместимую с вашей предыдущей конфигурацией
Программный RAID: Хотя программное обеспечение обычно устанавливается непосредственно в операционную систему, вы можете использовать программу BIOS для его установки независимо от ОС. Независимо от выбранного вами метода, программа истощит ресурсы вашего процессора и повлияет на производительность вашей системы.
Программа дает вам больше гибкости в плане перенастройки массивов, поскольку вас не сдерживают требования к оборудованию.
Преимущества
Недорогой вариант без необходимости приобретения оборудования
Получите поддержку для большего количества жестких дисков, чем аппаратное обеспечение
Недостатки
Медленнее, чем аппаратный вариант, потому что он черпает энергию из процессора
Несовместимо с массивами, которые совместно используются на нескольких платформах
Большинство операционных систем поддерживают только ограниченные конфигурации RAID
Программа может быть установлено только в одной системе, что затрудняет перенос данных в другую операционную систем
Аппаратный RAID и Программный RAID
Аппаратный RAID |
Программный RAID |
|
| Обзор | Пользовательская система обработки данных, которая устанавливается непосредственно на материнскую плату, независимо от ОС. Он совместим с различными RAID-контроллерами и управляет несколькими массивами в разных ОС и платформах. | Устанавливается на компьютер и зависит от ОС. Он работает, используя ресурсы компьютера, на котором установлены RAID-массивы. |
| Стоимость | Оборудование может быть дорогостоящим, так как вам придется приобрести оборудование и, возможно, купить запасные части, если оно сломается. | Недорогой вариант, поскольку вам не нужно покупать аппаратный RAID-контроллер. |
| Производительность | В целом, он работает на очень высоком уровне. Однако это несовместимо с определенными типами HDD и SSD. | Лучше всего подходит для RAID 0 и RAID 1. |
| Замена | Простой, но дорогостоящий процесс. Просто извлеките чип из материнской платы и установите новый. Новое оборудование RAID должно быть идентично модели, которую вы используете, чтобы избежать каких-либо проблем с согласованностью. | Более сложный процесс. Перед удалением старого программ и переустановкой обновленной версии вам необходимо будет дать системе указание приостановить работу диска перед его заменой. |
Если вы можете приобрести аппаратный RAID, а программный RAID несовместим с операционной системой, есть третий вариант:
RAID на основе встроенного ПО и драйверов: Этот параметр аналогичен программу, с одним существенным отличием: он реализует RAID-систему только при загрузке системы. Как только ОС запущена, диск контроллера берет на себя функции RAID. Прошивка требует большей вычислительной мощности процессора, чем два других варианта, что может существенно повлиять на производительность компьютера.
Другие RAID подобные приложения
Существует несколько других доступных программ, похожих на RAID. Двумя наиболее популярными альтернативами являются Windows Striped Volume и macOS Fusion Drive.
- Разделенный том Windows: Он обладает той же базовой функциональностью, что и RAID 0, и доступен только с серверами Windows Он хранит данные как минимум на двух физических дисках путем объединения свободного места на динамическом виртуальном диске. Этот метод идеально подходит для чтения или записи из больших баз данных, работы с тяжелыми данными, такими как библиотеки DLL и библиотеки времени выполнения, или если вы хотите повысить производительность файлов с высоким использованием.
- macOS Fusion Drive: Для запуска Fusion Drive на Mac не требуется программное или аппаратное обеспечение. Используя функцию Disk Utility, вы можете быстро объединить несколько дисков, которые macOS будет рассматривать как один диск.
Часть 3. Уровни RAID
Существует много различных уровней RAID, и каждый из них по-разному обрабатывает данные и массив хранения. Когда RAID был впервые концептуализирован, существовало шесть уровней - RAID 0 – 5. Однако по мере совершенствования технологии были созданы дополнительные уровни, и RAID 2, RAID 3 и RAID 4 используются редко. Все уровни RAID можно разделить на одну из трех категорий: Стандартные, Вложенные и Нестандартные.
1. Стандартные уровни RAID
RAID 0
RAID 0 - это самый базовый тип RAID, для которого требуется минимум два диска. Он фокусируется на чередовании или распределении данных по каждому из доступных дисков. RAID 0 работает путем создания блоков данных и хранения их на всех дисках. Этот вариант лучше всего подходит, когда вам нужно получить максимальную производительность от ваших устройств хранения данных. Например, если вы работаете над проектом с большими объемами данных, например, над редактированием видео, лучше всего выбрать RAID 0. Однако это не рекомендуется, если вы работаете с конфиденциальными или критически важными данными, поскольку достаточно одного из дисков выйти из строя, и вы потеряете все свои данные. Но не беспокойтесь, есть способы восстановить потерянные данные из RAID 0, прочитайте нашу статью Восстановление данных RAID 0.
Преимущества
Высокая производительность для чтения и записи данных
Простота настройки и использования
Недостатки
Если один диск выходит из строя, все данные теряются
RAID 1
Метод RAID 1 используется для зеркального отображения блоков данных на обоих наборах дисков. Если один из дисков не работает должным образом или выходит из строя, контроллер может получить доступ к зеркальной версии, и программа продолжит работать бесперебойно, и вы не почувствуете никакой потери данных. Два накопителя могут считываться одновременно, что обеспечивает высокую производительность чтения. Производительность записи не изменяется, поскольку, хотя два диска считываются одновременно, ему все равно приходится записывать данные несколько раз. RAID 1 лучше всего подходит для хранения критически важных данных, поскольку он работает как эффективный инструмент хранения резервных копий.
Преимущества
Высокая скорость чтения и записи данных
Работает как резервная копия данных. Если один диск выйдет из строя, вы можете быстро перестроить массив
Недостатки
Дороже, так как для этого требуется удвоенное количество дисков
Предназначен для работы только с двумя дисками, что может ограничить объем доступного хранилища
Вас также может заинтересовать RAID 0 и RAID 1.
RAID 5
RAID 5 - это наиболее распространенный уровень RAID. Для его правильной работы вам потребуется от 3 до 16 дисков. Уровень фокусируется на чередовании данных с четностью, что обеспечивает избыточность. Вместо зеркального отображения данных на дисках он использует усовершенствованный алгоритм для создания виртуальных блоков на основе данных на диске. Проще говоря, если вы посмотрите на следующее уравнение 5 + x + 4 = 10, вы знаете, что x = 1. Аналогично, если один из дисков выходит из строя или не загружается должным образом, RAID 5 может решить проблему X и восстановить недостающие данные.
Он работает с одинарной четностью, так что до тех пор, пока у вас нет нескольких сбоев диска, все должно быть в порядке. Хотя RAID 5 может работать с некоторыми программными контроллерами, для достижения наилучших результатов рекомендуется установить аппаратный RAID-контроллер.
RAID 5 - это надежный универсальный вариант. Он сочетает в себе максимальное пространство для хранения с безопасностью, и в результате достигается высокая производительность. Он лучше всего подходит для серверов с ограниченным количеством накопителей данных.
Преимущества
Считывает данные очень быстро
Вы не потеряете никаких данных, если один из дисков выйдет из строя
Недостатки
Запись данных происходит немного медленнее, так как это необходимо. Подробнее рассчитайте паритет
Очень сложная технология, и замена одного вышедшего из строя диска может занять много времени
Подробнее: Как восстановить данные с дисков RAID 5?
RAID 6
RAID 6 - это обновленная версия RAID 5. Основное обновление заключается в том, что оно работает с двойной четностью. Вам понадобится как минимум четыре доступных диска: два с исходными данными и два других для обеспечения четности. Массив RAID 6 может пережить отказ двух одновременных дисков без потери данных.
RAID 6 — это эффективная система хранения с высокой производительностью и первоклассной безопасностью. Однако вам потребуется место для дополнительных серверов.
Преимущества
Считывание данных происходит очень быстро
Может выдержать два одновременных сбоя диска без потери данных
Недостатки
Более низкая производительность записи, чем в RAID 5, из-за двойной четности
Чем больше дисков, тем выше вероятность отказа диска
Подробнее: 2 Способа восстановления данных с дисков RAID 6
2. Вложенные уровни RAID
Вложенные уровни RAID объединяют две функции RAID, упомянутые выше (чередование, зеркальное отображение и четность), в единый массив.
RAID 01 (RAID 0+1)
Объедините зеркальное отображение данных с чередованием для создания единого массива, который может реплицировать и совместно использовать данные между дисками. Для запуска уровня RAID 01 вам потребуется не менее четырех дисков, и половина из них используется для зеркального отображения данных.
Преимущества
Вы можете перенести сбой диска без последствий. Данные хранятся на другом диске.
Недостатки
Это дорогой способ создания избыточности, так как вы используете половину серверов для зеркалирования.
RAID 10 (RAID 1+0)
Комбинация RAID 0 и RAID 1 повышает безопасность, которой не хватает в RAID 0. Он зеркально отображает данные на дополнительном наборе дисков, чередуя данные на каждом из дисков, чтобы увеличить скорость передачи данных. Основное различие между RAID 10 и RAID 01 заключается в порядке работы. На этом уровне данные представляют собой полосу зеркал, а не зеркальное отображение полос.
Преимущества
Вы можете перенести сбой диска без последствий. Данные хранятся на другом диске.
Недостатки
Это дорогой способ создания избыточности, так как вы используете половину серверов для зеркалирования.
RAID 50 (RAID 5+0)
Для массива RAID 50 требуется не менее 6 дисков. Он сочетает чередование RAID 0 с четностью одного диска RAID 5.
С помощью такого типа массива вы можете потерять до одного диска из каждого без какой-либо потери данных. Например, если у вас четыре набора дисков, вы можете потерять до 4 дисков одновременно, если все они являются частью другого набора. Потеря пары совпадающих дисков приведет к потере данных.
Конфигурация RAID 50 повышает производительность RAID 5 с точки зрения более быстрой записи и более высокой отказоустойчивости для плохих дисков.
Преимущества
Более высокая производительность чтения
Более высокий уровень безопасности данных без увеличения затрат
Улучшенный поток данных и избыточность
Недостатки
При одновременном отказе двух серверов RAID 5 весь массив перестанет работать
3. Нестандартные уровни RAID
Третий тип уровня RAID представляет собой гибрид стандартных параметров RAID и вложенных уровней.
RAID 7
Возьмите лучшие функции из RAID 3 и RAID 4, и вы получите RAID 7. На этом уровне используется тройная четность, и вам нужно будет приобрести специальный контроллер для чтения и записи данных. Преимущество RAID 7 заключается в том, что он управляет массивом с помощью встроенного кэш-процессора.
Адаптивный RAID
Это адаптируется к количеству дисков и уровню RAID в зависимости от типа данных. Он может выбирать между RAID 3 или RAID 5, а контроллер определяет количество паритетов и способ их хранения на устройстве.
LinuxMD RAID 10
RAID на базе Linux совместим со многими популярными дистрибутивами. Он поддерживает все типы нестандартных и вложенных RAID-массивов. Кроме того, вы можете создавать RAID 0, 1, 4, 5 и 6 с помощью LinuxMD и защищать и передавать данные в вашей ОС Linux.
Декластеризованный RAID
В то время как при использовании традиционного RAID-массива большая группа дисков делится на более мелкие группы или кластеры, декластеризованный RAID равномерно распределяет данные по всему массиву дисков. Все данные зеркалируются, но затем распределяются по массиву случайным образом. Это полезно в ситуации, когда один из дисков выходит из строя или стирается, и декластеризованный массив может быстрее восстановить данные.
BeeGFS
Система параллельных файловых кластеров распределяет файлы данных по нескольким серверам. Он был разработан как способ повысить скорость и производительность. Программа может снизить интенсивность рабочих нагрузок ввода-вывода за счет параллелизм. Вы можете увеличить производительность и емкость хранилища, увеличив количество дисков и серверов.
Hadoop
Платформа с открытым кодом специализируется на работе с огромными наборами данных. Он объединяет несколько компьютеров или центров обработки данных для совместного использования данных и быстрого и безопасного перемещения больших сегментов данных.
Какой уровень RAID я должен использовать?
Нет ни одного варианта, который был бы лучшим для всех. Некоторые вещи, которые вы должны учитывать, прежде чем выбирать уровень RAID для использования, - это размер вашего массива хранения, тип данных, с которыми вы работаете, а также стоимость контроллеров, запасных частей и ресурсов для управления системой. Еще один фактор, который вам необходимо учитывать, - это то, насколько важна быстрая производительность чтения/записи, поскольку некоторые уровни работают быстрее, чем другие.
Как только вы поймете, что вам нужно и каковы ваши ресурсы, вы сможете взвесить все за и против и выбрать наилучший вариант, соответствующий вашим потребностям.
Часть 4. RAID и Один диск
RAID и отдельные диски не являются вариантом с нулевой суммой. У них взаимосвязанные отношения, и вы не можете иметь одно без другого. Единый диск является основой технологии RAID, а RAID, в свою очередь, представляет собой приложение для одного дисковода. С точки зрения конечного пользователя, похоже, нет никакой разницы, поскольку ОС обрабатывает массив хранения как единый диск. Фактически, вы даже можете клонировать RAID-массив на один диск, что является хорошим способом резервного копирования ваших данных, поскольку RAID не имеет возможности создавать резервные копии данных.
При этом между ними есть некоторые существенные различия.
RAID |
Одиночный привод |
| Создан для предприятий с учетом требований к большой емкости хранилища | Обычно используется для хранения личных или небольших коммерческих данных |
| Реализовано с помощью технологии виртуализации хранилища | Прямое использование с физическим диском |
| Функции безопасности могут защитить вас от потери данных | Скорее всего, при строя или сбоя один диск данные будут потеряны навсегда |
Часть 5. Восстановление данных RAID
Хотя RAID имеет встроенные функции для защиты ваших данных в случае сбоя или сбоя диска, все еще существует несколько сценариев, которые могут привести к потере ценных данных.
Первая возможность - это ошибка пользователя. Это может быть вызвано случайным удалением файла, форматированием диска или другими стандартными причинами потери данных.
Второй сценарий - это повреждение массива хранения и дисководов. Следующие уровни RAID имеют режим самовосстановления:
- RAID 1: Все данные зеркально отражены, поэтому вы можете быстро восстановить все данные, если только зеркало также не повреждено.
- RAID 5: Если поврежден только один из дисков, он может восстановить большую часть данных. Если два или более дисков выходят из строя, у него нет способа самовосстановления. Узнайте больше о Восстановлении данных RAID 5.
- RAID 6: Выдерживает повреждение до двух дисководов, при условии, что они не являются набором дисков. Если одновременно повреждено более двух дисков, возможность самовосстановления отсутствует. Узнайте больше о Восстановлении данных RAID 6.
- RAID 10: Все данные зеркально отражены, поэтому он может самостоятельно восстановить все данные.
Что делать, если самовосстановление невозможно?
Если вы используете RAID 0, в котором нет самовосстановления или было повреждено слишком много дисков, что препятствует самовосстановлению. В этом случае вам нужно будет загрузить средство восстановления данных RAID для восстановления ваших данных. Лучший доступный инструмент - Wondershare Recoveit. Это простой в использовании инструмент с функциями восстановления RAID, независимо от того, случайно ли вы удалили файлы или произошел сбой диска вашего уровня RAID.
Wondershare Recoverit – Лучшая программа для восстановления данных RAID 0
Восстановление данных со всех уровней RAID, включая RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6, RAID 10 и т.д.
Восстановление файлов, потерянных из-за сбоя диска, случайного удаления, форматирования жесткого диска, повреждения системы или любых других причин.
Используйте функцию предварительного просмотра, чтобы убедиться, что вы восстанавливаете нужные файлы.
Получите бесплатную программу Recoverit, которая может восстановить до 100 МБ.
Поддерживает носители данных и RAID-массивы с файловой системой FAT, exFAT и NTFS.
После загрузки Recoverit вы можете восстановить потерянные данные в три простых шага.
Шаг 1 Выбирайте жесткий диск RAID
Откройте программу и выберите жесткий диск RAID, который вы хотите просканировать. Вы найдете его в списке на вкладке "Жесткие диски и местоположение". Когда вы нажмете на диск, сканирование начнется мгновенно.
Шаг 2 Сканирование жесткого диска
Подождите от секунд до минут, пока восстановление данных RAID найдет потерянное содержимое с выбранных дисков в зависимости от размера вашего файла. Вы можете приостановить процедуру, если вы уже видели файлы, которые искали.
Шаг 3 Предварительно просматривайте и восстановите
Вы можете либо восстановить все файлы, либо просмотреть каждый из них и восстановить только те, которые вам нужны. Вы можете нажать на файл, чтобы открыть окно предварительного просмотра, или просто нажать кнопку Восстановить.
Для Windows XP/Vista/7/8/10/11
Для macOS X 10.10 - macOS 13
Заключение
Технология RAID предоставляет множество преимуществ для хранения данных. Существует много различных уровней и типов RAID, которые вы можете использовать, в зависимости от объема и типа данных, с которыми вы работаете, а также размера вашего массива дисков.
Одним из больших преимуществ RAID является то, что он имеет встроенное восстановление данных в случае строя или сбоя диска. Однако существуют некоторые сценарии, когда вариант самовосстановления не является жизнеспособным вариантом. Обычно это происходит из-за ошибки пользователя или крупномасштабной неисправности, приводящей к повреждению нескольких дисководов. В этих случаях вам понадобится такой инструмент, как Recoverit от Wondershare, чтобы восстановить потерянные данные. Вы можете запустить программу в три простых шага, и она восстановит ваши данные в кратчайшие сроки.