Czym jest RAID i jak działa?

RAID to sposób, aby kilka fizycznych dysków zachowywało się jak jeden system pamięci. W zależności od konfiguracji RAID może poprawić prędkość, pomóc NAS przetrwać awarię dysku, zwiększyć efektywność użytecznej pojemności lub połączyć niektóre z tych celów.

Jednak RAID jest często źle rozumiany przez osoby kupujące NAS po raz pierwszy. Nie zapewnia automatycznie bezpieczeństwa danych, nie zawsze daje pełną pojemność podaną na etykietach dysków i nie jest tym samym co kopia zapasowa. Odpowiednia konfiguracja RAID zależy od tego, co jest dla Ciebie najważniejsze: wydajność, użyteczna pojemność, dostępność czy rzeczywiste odzyskiwanie danych.

RAID sprawia, że wiele dysków działa jak jeden wolumin pamięci

Typowa domowa konfiguracja NAS zaczyna się od dwóch, czterech lub więcej dysków. Użytkownik nie chce zarządzać Dyskiem 1, Dyskiem 2, Dyskiem 3 i Dyskiem 4 osobno na każdym komputerze. Chce jednej wspólnej przestrzeni dyskowej na pliki rodzinne, multimedia, kopie zapasowe, dane Dockera lub archiwa projektów.

To podstawowa rola RAID. Łączy wiele fizycznych dysków w logiczny wolumin pamięci, który system operacyjny lub oprogramowanie NAS może przedstawić jako jedną użyteczną przestrzeń dyskową. TechTarget opisuje RAID jako sposób umieszczania danych na wielu dyskach, pozwalając im jednocześnie wyglądać jak jedna jednostka logiczna, dlatego wielu dysków w jeden logiczny system pamięci to najprostszy sposób na zrozumienie tej idei.

Ważne jest, że RAID nie jest jednym zachowaniem. Różne poziomy RAID decydują, gdzie trafiają bloki danych, czy zapisywana jest druga kopia oraz czy przechowywane są informacje o parzystości do odzyskiwania. Ten wybór wpływa na prędkość, użyteczną pojemność i to, co się dzieje w przypadku awarii dysku.

Trzy podstawowe elementy: striping, mirroring i parzystość

Poziomy RAID mogą wydawać się mylące, ponieważ nazwy to tylko liczby: RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6, RAID 10. Pod tymi liczbami większość projektów RAID opiera się na trzech podstawowych działaniach: striping, mirroring i parzystość.

Przegląd terminologii RAID DigitalOcean wyjaśnia striping, mirroring i parzystość jako podstawowe pojęcia. Striping dzieli dane na dyski, aby mogły działać równolegle. Mirroring zapisuje pełne kopie na więcej niż jednym dysku. Parzystość przechowuje informacje do odzyskiwania, które mogą pomóc odbudować brakujące dane po awarii dysku.

Gdy zrozumiesz te trzy działania, RAID stanie się mniej tajemniczy. RAID 0 to głównie striping. RAID 1 to lustrzane odbicie. RAID 5 i RAID 6 używają parzystości. RAID 10 łączy lustrzane odbicie i striping. Wybrany poziom to naprawdę kompromis między prędkością, użyteczną pojemnością a odpornością na awarię dysku.

RAID 0 jest szybki, ale nie ma siatki bezpieczeństwa

RAID 0 jest atrakcyjny, ponieważ wydaje się efektywny. Dwa dyski 4TB mogą dawać prawie 8TB użytecznej przestrzeni, a odczyty lub zapisy mogą być szybsze, ponieważ dane są rozłożone na oba dyski. Dla kogoś, kto chce uzyskać więcej prędkości i pojemności z niewielkiej liczby dysków, brzmi to kusząco.

Problem polega na tym, że RAID 0 nie ma lustrzanego odbicia ani parzystości. Każdy plik jest podzielony na wiele dysków, więc macierz zależy od sprawności każdego dysku. Jeśli jeden dysk ulegnie awarii, dane rozproszone po macierzy mogą stać się bezużyteczne.

To sprawia, że RAID 0 jest złym wyborem dla ważnych danych domowego NAS. Może mieć sens dla tymczasowego miejsca pracy, pamięci podręcznej, edycji wideo, danych testowych lub mediów, które można odtworzyć lub ponownie pobrać. Nie powinien być używany do zdjęć rodzinnych, plików roboczych, celów kopii zapasowych ani jako jedyna kopia czegokolwiek ważnego.

RAID 1 to prosta odporność na awarię dysku

Dla dwuzatokowego domowego NAS RAID 1 jest często najprostszą do zrozumienia konfiguracją redundantną. Instalujesz dwa dyski, a NAS zapisuje te same dane na obu. Jeśli jeden dysk ulegnie awarii, drugi nadal ma pełną kopię.

Kompromis dotyczy pojemności. Dwa dyski 8TB w RAID 1 nie dają 16TB użytecznej przestrzeni. Dają mniej więcej pojemność jednego dysku, ponieważ drugi dysk służy jako lustrzane odbicie. Dla wielu gospodarstw domowych taki kompromis jest akceptowalny, ponieważ celem nie jest maksymalna pojemność; celem jest przetrwanie awarii pojedynczego dysku bez natychmiastowej utraty dostępu.

RAID 1 to dobry wybór domyślny dla prostego dwuzatokowego magazynu NAS, ale nie jest to kopia zapasowa. Głębszy kompromis między RAID 0 a RAID 1 dotyczy naprawdę prędkości i pojemności w porównaniu z bezpieczniejszym codziennym przechowywaniem.

RAID 5 i RAID 6 używają parzystości, aby zrównoważyć pojemność i odporność

Gdy NAS ma trzy lub cztery dyski, lustrzane odbicie wszystkiego może wydawać się kosztowne. Wtedy popularne stają się RAID 5 i RAID 6. Używają parzystości, dzięki czemu system może odzyskać dane po awarii dysku, nie tracąc tak dużo pojemności użytkowej jak przy pełnym lustrzanym odbiciu.

RAID 5 używa pojedynczej parzystości i zwykle toleruje awarię jednego dysku. RAID 6 używa podwójnej parzystości i zwykle toleruje awarię dwóch dysków. Kosztem jest narzut parzystości, bardziej złożone zapisy i dłuższe odbudowy po wymianie uszkodzonego dysku.

Dla 4-zatokowego domowego NAS RAID 5 lub RAID 6 mogą być rozsądne w zależności od danych, rozmiaru dysków i planu kopii zapasowej. RAID 5 daje więcej pojemności użytkowej. RAID 6 zapewnia większy margines bezpieczeństwa podczas awarii dysku i odbudowy. Żaden z nich nie eliminuje potrzeby oddzielnej kopii zapasowej.

RAID 10 łączy lustrzane odbicie i paskowanie

RAID 10 często brzmi jak „lepszy” RAID, ponieważ łączy dwa znane pomysły: lustrzane odbicie RAID 1 i paskowanie RAID 0. W praktyce zwykle zaczyna się od par dysków lustrzanych, a następnie dane są paskowane na tych parach.

To zapewnia RAID 10 silną wydajność i dobrą odporność, zwłaszcza przy obciążeniach z wieloma odczytami i zapisami. Może być przydatny dla maszyn wirtualnych, baz danych, pamięci domowego laboratorium i innych zadań, gdzie zachowanie zapisu jest ważniejsze niż maksymalizacja pojemności użytkowej.

Kosztem jest cena dysków. RAID 10 zwykle wymaga co najmniej czterech dysków, a pojemność użytkowa to około połowa całkowitej pojemności surowej. Dla zwykłego rodzinnego NAS używanego do zdjęć, dokumentów, mediów i kopii zapasowych RAID 10 może być przesadą. Dla intensywnie zapisującego dane domowego laboratorium może mieć więcej sensu.

Porównanie popularnych poziomów RAID

Większość użytkowników domowych nie musi zapamiętywać każdego poziomu RAID. Muszą zrozumieć, co każda popularna opcja stara się zoptymalizować: szybkość, proste lustrzane odbicie, efektywność parzystości, silniejszą odporność na awarie lub wydajność plus odporność.

Przegląd popularnych poziomów RAID przygotowany przez NI jest przydatny, ponieważ rozdziela RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 i RAID 10 według minimalnej liczby dysków i zachowania. To poziom wiedzy, którego potrzebują początkujący kupujący NAS przed wyborem układu.

Ta tabela to tylko punkt wyjścia. Twoja rzeczywista pojemność użytkowa, ścieżka rozbudowy, zachowanie podczas odbudowy i wsparcie dla migawki zależą od systemu operacyjnego NAS i systemu plików. Zawsze potwierdzaj szczegóły w oprogramowaniu NAS przed przechowywaniem ważnych danych.

Pojemność surowa to nie pojemność, na której powinieneś się opierać

Nieporozumienia dotyczące pojemności to jeden z pierwszych problemów nowych użytkowników NAS. Cztery dyski 12TB brzmią jak NAS o pojemności 48TB. Dwa dyski 8TB brzmią jak 16TB. Ale te liczby to pojemność surowa, niekoniecznie bezpieczna pojemność użytkowa.

Pojemność użytkowa zależy od poziomu RAID, narzutu systemu plików, migawków, zarezerwowanego miejsca oraz ile wolnej przestrzeni chcesz zachować. RAID 1 tworzy lustrzane kopie danych, więc pojemność użytkowa jest bliska pojemności jednego dysku. RAID 5 rezerwuje mniej więcej pojemność jednego dysku na parzystość. RAID 6 rezerwuje więcej. RAID 10 zwykle daje około połowy surowej pojemności.

Planuj NAS zaczynając od pojemności użytkowej. Zdecyduj, ile przestrzeni roboczej potrzebujesz na najbliższe lata, a następnie wybierz rozmiar dysków i poziom RAID. Nie zaczynaj od etykiety dysku i nie zakładaj, że cała pojemność będzie dostępna do bezpiecznego przechowywania.

Co się dzieje, gdy dysk ulegnie awarii?

Gdy dysk zawiedzie w redundantnej macierzy RAID, NAS może działać dalej w stanie zdegradowanym. Pliki mogą być nadal dostępne, ale system stracił część swojej marginesu bezpieczeństwa. To moment, w którym RAID wydaje się przydatny, ale jednocześnie macierz jest bardziej podatna na awarie.

Standardowa procedura odzyskiwania to wymiana uszkodzonego dysku i pozwolenie macierzy na odbudowę. Poradnik DigitalOcean dotyczący mdadm przeprowadza przez administrację RAID w Linuksie, w tym odbudowę RAID po awarii dysku. Podczas odbudowy system wykorzystuje pozostałe dane z lustrzanego odbicia lub parzystości, aby przywrócić dane na nowym dysku.

Stan zdegradowany nie oznacza bezpieczeństwa. Podczas odbudowy pozostałe dyski mogą być pod stałym obciążeniem odczytem, a macierz ma mniejszą tolerancję na kolejne problemy. Większe dyski, pełniejsze macierze, starsze dyski i wolniejsze systemy mogą wydłużyć i utrudnić czas odbudowy. Dlatego RAID powinien być łączony z monitorowaniem i kopią zapasową, a nie ślepym zaufaniem.

RAID sprzętowy, RAID programowy i RAID NAS to różne podejścia

Użytkownicy często spotykają się z terminami takimi jak karta RAID sprzętowa, RAID na płycie głównej, RAID programowy, mdadm, ZFS, Btrfs, RAIDZ, SHR oraz RAID producenta. To nie są tylko nazwy marketingowe. Opisują różne warstwy, na których zarządzana jest macierz.

Sprzętowy RAID używa dedykowanego kontrolera do zarządzania macierzą. RAID programowy jest obsługiwany przez system operacyjny lub oprogramowanie do przechowywania danych. Platformy NAS często opakowują te same podstawowe idee w przyjaźniejszy interfejs, dodając migawki, alerty, udostępnione foldery, magazyn aplikacji i procesy odbudowy.

Dla większości użytkowników domowego NAS priorytetem nie jest zakup sprzętowej karty RAID. Priorytetem jest zrozumienie, jak NAS zarządza dyskami, jak się rozbudowuje, co się dzieje podczas odbudowy, jak wysyłane są alerty i jak obsługiwane są kopie zapasowe. Jeśli system oferuje wiele opcji, skorzystaj z dokumentacji, aby wybrać odpowiedni tryb RAID przed zapisaniem danych.

Wybór dysku ma większe znaczenie, niż początkujący myślą

Kusi, by budować RAID z najtańszych lub już dostępnych dysków. Dysk desktopowy tu, stary dysk zewnętrzny tam, a może jeden nowy duży dysk – to może wyglądać na budżetowy NAS. Takie podejście może się sprawdzić do testów, ale nie jest dobrą podstawą dla ważnych danych.

Obciążenia NAS i RAID różnią się od okazjonalnego przechowywania na komputerze stacjonarnym. Dyski mogą być włączone przez długi czas, obsługiwać ciągłe zapisy, uczestniczyć w odbudowie i obsługiwać wiele urządzeń. Lista dysków CMR i SMR firmy Seagate to przydatne odniesienie przy sprawdzaniu dysków CMR do obciążeń NAS, ponieważ dyski SMR mogą zachowywać się źle w niektórych scenariuszach ciągłych zapisów i intensywnej odbudowy.

RAID nie wymaga tajemniczego specjalnego dysku, ale wybór dysku powinien odpowiadać zadaniu. Dla domowego NAS ważniejsze są dyski NAS-rated CMR, spójne rozmiary dysków, jasne monitorowanie stanu oraz planowana wymiana niż pogoń za najniższą ceną za dysk.

RAID to nie kopia zapasowa

To najważniejsza lekcja o RAID dla domowego NAS. RAID może pomóc systemowi przetrwać awarię dysku, ale nie chroni przed wieloma powszechnymi zdarzeniami utraty danych. Jeśli plik zostanie usunięty, zaszyfrowany, nadpisany lub uszkodzony, RAID może po prostu zachować ten zły stan w całej macierzy.

RAID nie chroni przed przypadkowym usunięciem, ransomware, błędnymi regułami synchronizacji, błędami oprogramowania, uszkodzeniem plików, kradzieżą, pożarem, zalaniem ani całkowitą awarią NAS. To lokalna odporność, a nie strategia odzyskiwania danych. Prawdziwy plan kopii zapasowej przechowuje inną kopię gdzieś oddzielnie od głównej macierzy.

Dla ważnych plików, RAID nie zastępuje kopii zapasowej. Bezpieczniejszy wzorzec to redundancja na wypadek awarii dysku, snapshoty lub wersjonowanie na krótkoterminowe błędy oraz osobna kopia zapasowa dla rzeczywistego odzyskiwania.

Który poziom RAID ma sens dla domowego NAS?

Większość użytkowników domowych nie potrzebuje wszystkich poziomów RAID. Potrzebują wyboru dopasowanego do liczby zatok, wartości danych i dojrzałości kopii zapasowej. NAS z 2 zatokami, NAS z 4 zatokami i intensywnie używane domowe laboratorium nie powinny automatycznie korzystać z tego samego układu.

Dla NAS z 2 zatokami i ważnymi plikami, RAID 1 plus kopia zapasowa to zazwyczaj najprostszy wybór. Dla tymczasowej szybkości lub pamięci roboczej, RAID 0 można stosować tylko wtedy, gdy dane są jednorazowe. Dla NAS z 4 zatokami używanego do mediów i kopii zapasowych, RAID 5 lub podobny układ z pojedynczą parzystością może być rozsądny. Dla ważniejszych archiwów lub większych dysków, RAID 6 lub układ z podwójną parzystością zapewnia większą odporność na błędy. Dla intensywnego użycia VM lub zapisu w domowym laboratorium, RAID 10 ma sens, jeśli zaakceptujesz koszt pojemności.

Jeśli nie jesteś pewien, unikaj RAID 0 dla ważnych danych. Zacznij od wartości danych, a następnie dobierz redundancję i kopię zapasową wokół niej. Szybkość jest miła, ale możliwość odzyskania danych jest ważniejsza, gdy NAS przechowuje rodzinne pliki, dane do pracy lub archiwa długoterminowe.

Ostateczne wnioski

RAID łączy wiele dysków w jeden logiczny system pamięci masowej, ale każdy poziom RAID dokonuje innego kompromisu. RAID 0 zapewnia szybkość i pojemność bez redundancji. RAID 1 tworzy kopię lustrzaną danych dla prostszej odporności na awarię dysku. RAID 5 i RAID 6 wykorzystują parzystość, aby zrównoważyć użyteczną pojemność i tolerancję błędów. RAID 10 łączy mirroring i striping dla lepszej wydajności kosztem większej liczby dysków.

Dla domowego NAS RAID jest przydatny, ponieważ dyski mogą ulec awarii. Jednak RAID to nie kopia zapasowa. Chroni przed niektórymi awariami dysków, ale nie przed przypadkowym usunięciem, ransomware, uszkodzeniem, kradzieżą, pożarem ani całkowitą awarią NAS. Wybierz RAID dla lokalnej odporności, a następnie stwórz kopię zapasową dla prawdziwego odzyskiwania.

ZimaSpace oferuje Kalkulator RAID, zapraszamy do wypróbowania!

FAQ

Co oznacza RAID?

RAID oznacza Redundantną Macierz Niezależnych Dysków. Jest to metoda przechowywania, która łączy wiele fizycznych dysków w jeden logiczny system pamięci masowej.

Czy RAID to to samo co kopia zapasowa?

Nie. RAID pomaga przy awarii dysków w układach z redundancją, ale nie chroni przed usunięciem, ransomware, uszkodzeniem, kradzieżą, pożarem ani całkowitą awarią NAS. Ważne dane nadal wymagają osobnej kopii zapasowej.

Który RAID jest najlepszy dla NAS z 2 zatokami?

Dla ważnych danych RAID 1 jest zwykle najprostszym wyborem, ponieważ kopiuje dane na oba dyski. RAID 0 powinien być używany tylko do danych tymczasowych lub jednorazowych.

Który RAID jest najlepszy dla NAS z 4 zatokami?

Dla wielu użytkowników domowych RAID 5 lub podobny układ z pojedynczą parzystością oferuje równowagę między pojemnością użytkową a tolerancją na awarię jednego dysku. RAID 6 zapewnia większą odporność na awarie, ale zużywa więcej pojemności. RAID 10 może dobrze działać w przypadku magazynowania skoncentrowanego na wydajności w domowym laboratorium.

Co się dzieje, gdy jeden dysk ulegnie awarii w RAID 5?

Zestaw zwykle przechodzi w stan zdegradowany i nadal działa. Wymieniasz uszkodzony dysk, a system odbudowuje brakujące dane za pomocą parzystości i pozostałych dysków. Podczas odbudowy zestaw jest bardziej podatny na awarie.

Czy RAID 0 jest bezpieczny dla ważnych danych?

Nie. RAID 0 nie ma redundancji. Jeśli jeden dysk ulegnie awarii, cały zestaw może stać się bezużyteczny. Używaj go tylko do danych tymczasowych, pamięci podręcznej, pracy roboczej lub plików, które można odtworzyć.

Czy RAID przyspiesza NAS?

Niektóre poziomy RAID mogą poprawić wydajność, zwłaszcza układy oparte na stripingu, takie jak RAID 0 i RAID 10. Jednak szybkość zależy od dysków, sieci, procesora NAS, systemu plików, obciążenia i pamięci podręcznej. RAID nie powinien być wybierany tylko ze względu na szybkość, jeśli dane są ważne.

Czy potrzebuję dysków ocenionych do NAS do RAID?

Są zdecydowanie zalecane do ważnego użytku NAS. Dyski CMR ocenione do NAS są zaprojektowane do pracy ciągłej i utrzymania obciążeń. Mieszanie starych dysków desktopowych lub dysków SMR może powodować problemy z wydajnością i odbudową.