Vad är RAID och hur fungerar det?

RAID är ett sätt att få flera fysiska enheter att fungera som ett lagringssystem. Beroende på hur det konfigureras kan RAID förbättra hastighet, hjälpa en NAS att överleva en enhetsfel, förbättra effektiviteten i användbar kapacitet eller kombinera några av dessa mål.

Men RAID missförstås ofta av förstagångsköpare av NAS. Det gör inte automatiskt data säkert, det ger inte alltid full kapacitet som står på enhetsetiketterna, och det är inte samma sak som backup. Rätt RAID-konfiguration beror på vad du värdesätter mest: prestanda, användbar kapacitet, drifttid eller verklig återställning.

RAID får flera enheter att fungera som en lagringsvolym

En vanlig hemma-NAS-installation börjar med två, fyra eller fler enheter. Användaren vill inte hantera Disk 1, Disk 2, Disk 3 och Disk 4 separat från varje dator. De vill ha ett delat lagringsutrymme för familjefiler, media, säkerhetskopior, Docker-data eller projektarkiv.

Det är RAID:s grundläggande roll. Det kombinerar flera fysiska diskar till en logisk lagringsvolym som operativsystemet eller NAS-programvaran kan presentera som ett användbart lagringsutrymme. TechTarget beskriver RAID som ett sätt att placera data på flera diskar samtidigt som de framstår som en logisk enhet, vilket är varför flera enheter till ett logiskt lagringssystem är det enklaste sättet att förstå konceptet.

Det viktiga är att RAID inte är ett enda beteende. Olika RAID-nivåer bestämmer var datablock placeras, om en andra kopia skrivs och om paritetsinformation lagras för återställning. Det valet påverkar hastighet, användbar kapacitet och vad som händer vid en enhetsfel.

De tre byggstenarna: Striping, spegling och paritet

RAID-nivåer kan verka förvirrande eftersom namnen bara är siffror: RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6, RAID 10. Under dessa siffror bygger de flesta RAID-designs på tre grundläggande åtgärder: striping, spegling och paritet.

DigitalOceans RAID-terminologigenomgång förklarar striping, spegling och paritet som kärnbegrepp. Striping delar upp data över flera enheter så att de kan arbeta parallellt. Spegling skriver fullständiga kopior till mer än en enhet. Paritet lagrar återställningsinformation som kan hjälpa till att återskapa saknad data efter en enhetsfel.

När du förstår dessa tre funktioner blir RAID mindre mystiskt. RAID 0 är mestadels strimling. RAID 1 är spegling. RAID 5 och RAID 6 använder paritet. RAID 10 kombinerar spegling och strimling. Den nivå du väljer är egentligen en kompromiss mellan hastighet, användbar kapacitet och motståndskraft mot enhetsfel.

RAID 0 är snabbt, men saknar säkerhetsnät

RAID 0 är attraktivt eftersom det verkar effektivt. Två 4TB-enheter kan verka ge nära 8TB användbart, och läs- eller skrivhastigheter kan vara snabbare eftersom data strimlas över båda enheterna. För någon som vill få mer hastighet och kapacitet från ett litet antal diskar låter det tilltalande.

Problemet är att RAID 0 saknar spegling och paritet. Varje fil delas upp över flera enheter, så arrayen är beroende av att varje enhet förblir frisk. Om en enhet går sönder kan data som spridits över arrayen bli oanvändbar.

Det gör RAID 0 till ett dåligt val för viktig data på hem-NAS. Det kan vara vettigt för temporära arbetsytor, cache, tillfällig videoredigering, testdata eller media som kan återskapas eller laddas ner igen. Det bör inte användas för familjefoton, arbetsfiler, backupmål eller den enda kopian av något viktigt.

RAID 1 är enkel motståndskraft mot enhetsfel

För en 2-bay hem-NAS är RAID 1 ofta den enklaste redundanta konfigurationen att förstå. Du installerar två enheter, och NAS:en skriver samma data till båda. Om en enhet går sönder har den andra fortfarande en fullständig kopia.

Kompromissen är kapacitet. Två 8TB-enheter i RAID 1 ger dig inte 16TB användbar lagring. De ger dig ungefär en enhets användbara kapacitet, eftersom den andra enheten används som spegel. För många hushåll är den kompromissen acceptabel eftersom målet inte är maximal kapacitet; målet är att klara en enskild enhetsfel utan att omedelbart förlora åtkomst.

RAID 1 är ett bra standardval för enkel 2-bay NAS-lagring, men det är ingen backup. Den djupare kompromissen mellan RAID 0 och RAID 1 handlar egentligen om hastighet och kapacitet kontra säkrare vardagslagring.

RAID 5 och RAID 6 använder paritet för att balansera kapacitet och motståndskraft

När en NAS har tre eller fyra enheter kan det kännas dyrt att spegla allt. Här blir RAID 5 och RAID 6 vanliga. De använder paritet så att systemet kan återhämta sig från en felaktig enhet utan att offra lika mycket användbar kapacitet som full spegling.

RAID 5 använder enkel paritet och kan vanligtvis tolerera ett enhetsfel. RAID 6 använder dubbel paritet och kan vanligtvis tolerera två enhetsfel. Kostnaden är paritetsöverhead, mer komplexa skrivningar och längre återuppbyggnad efter att en felaktig enhet ersatts.

För en NAS med fyra platser kan RAID 5 eller RAID 6 vara rimligt beroende på data, enhetsstorlek och säkerhetskopieringsplan. RAID 5 ger mer användbar kapacitet. RAID 6 ger en större säkerhetsmarginal vid enhetsfel och återuppbyggnad. Ingen av dem tar bort behovet av separat säkerhetskopiering.

RAID 10 kombinerar spegling och striping

RAID 10 låter ofta som den "bättre" RAID eftersom den kombinerar två välkända idéer: RAID 1-speglning och RAID 0-striping. I praktiken börjar den vanligtvis med speglade enhetspaar och stripar sedan data över dessa par.

Detta ger RAID 10 stark prestanda och god motståndskraft, särskilt för arbetsbelastningar med många läsningar och skrivningar. Det kan vara användbart för virtuella maskiner, databaser, hemmlabbs-lagring och andra arbetsbelastningar där skrivbeteende är viktigare än att maximera användbar kapacitet.

Avvägningen är kostnaden för enheter. RAID 10 kräver vanligtvis minst fyra enheter, och användbar kapacitet är ungefär hälften av den totala råa kapaciteten. För en vanlig familje-NAS som används för foton, dokument, media och säkerhetskopior kan RAID 10 vara mer än nödvändigt. För ett skrivintensivt hemmlabb kan det vara mer meningsfullt.

Jämförelse av vanliga RAID-nivåer

De flesta hemanvändare behöver inte memorera varje RAID-nivå. De behöver förstå vad varje vanlig option försöker optimera: hastighet, enkel spegling, paritetseffektivitet, starkare fel tolerans eller prestanda plus motståndskraft.

NIs översikt över vanliga RAID-nivåer är användbar eftersom den skiljer på RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 och RAID 10 efter minsta antal enheter och beteende. Det är den förståelsen de flesta nybörjare inom NAS behöver innan de väljer layout.

Denna tabell är bara en utgångspunkt. Din faktiska användbara kapacitet, expansionsväg, återuppbyggnadsbeteende och snapshot-stöd beror på NAS-operativsystemet och filsystemet. Bekräfta alltid detaljerna i NAS-programvaran innan du lagrar viktig data.

Rå kapacitet är inte den kapacitet du bör planera efter

Kapacitetsförvirring är ett av de första problemen nya NAS-användare stöter på. Fyra 12TB-enheter låter som en 48TB NAS. Två 8TB-enheter låter som 16TB. Men dessa siffror är rå kapacitet, inte nödvändigtvis säker användbar kapacitet.

Användbar kapacitet beror på RAID-nivå, filsystemets overhead, snapshots, reserverat utrymme och hur mycket ledigt utrymme du vill behålla. RAID 1 speglar data, så användbar kapacitet är nära en enhets storlek. RAID 5 reserverar ungefär en enhets kapacitet för paritet. RAID 6 reserverar mer. RAID 10 ger vanligtvis ungefär hälften av råkapaciteten.

Planera en NAS utifrån användbar kapacitet baklänges. Bestäm hur mycket fungerande lagring du behöver för de kommande åren, och välj sedan enhetsstorlek och RAID-nivå. Börja inte från enhetsetiketten och anta att hela kapaciteten är tillgänglig för säker lagring.

Vad händer när en enhet går sönder?

När en enhet går sönder i en redundant RAID-array kan NAS:en fortsätta att köras i ett nedsatt tillstånd. Filer kan fortfarande vara åtkomliga, men systemet har förlorat en del av sin säkerhetsmarginal. Det är i detta ögonblick RAID känns användbart, men det är också då arrayen är mer sårbar.

Den normala återställningsvägen är att byta ut den trasiga enheten och låta arrayen återuppbyggas. DigitalOceans mdadm-guide går igenom Linux RAID-administration, inklusive RAID-återuppbyggnad efter en enhetsfel. Under återuppbyggnaden använder systemet den kvarvarande spegel- eller paritetsinformationen för att återställa data på den nya enheten.

Nedsatt betyder inte säkert. Under en återuppbyggnad kan de kvarvarande enheterna utsättas för konstant läsbelastning, och arrayen har mindre tolerans för ytterligare problem. Större enheter, fullare arrayer, äldre diskar och långsammare system kan göra återuppbyggnadstiden mer stressande. Därför bör RAID kombineras med övervakning och backup, inte blind tillit.

Hårdvaru-RAID, mjukvaru-RAID och NAS-RAID är olika vägar

Användare ser ofta termer som hårdvaru-RAID-kort, moderkorts-RAID, mjukvaru-RAID, mdadm, ZFS, Btrfs, RAIDZ, SHR och leverantörs-RAID. Dessa är inte bara marknadsföringsnamn. De beskriver olika lager där arrayen hanteras.

Hårdvaru-RAID använder en dedikerad kontroller för att hantera arrayen. Mjukvaru-RAID hanteras av operativsystemet eller lagringsprogramvaran. NAS-plattformar paketerar ofta samma grundläggande idéer i ett mer användarvänligt gränssnitt, med snapshots, varningar, delade mappar, app-lagring och återuppbyggnadsflöden.

För de flesta hemmabaserade NAS-användare är prioriteten inte att köpa ett hårdvaru-RAID-kort. Prioriteten är att förstå hur NAS hanterar diskar, hur den expanderar, vad som händer under återuppbyggnad, hur varningar skickas och hur backup hanteras. Om systemet erbjuder flera val, använd dokumentationen för att välja rätt RAID-läge innan du lagrar data.

Diskvalet är viktigare än nybörjare tror

Det är frestande att bygga RAID med vilka diskar som helst som är billigast eller redan tillgängliga. En skrivbordsdisk här, en gammal extern disk där och kanske en ny stor disk kan se ut som en budgetvänlig NAS. Den metoden kan fungera för testning, men är inte en bra grund för viktig data.

NAS- och RAID-arbetsbelastningar skiljer sig från tillfällig skrivbordsförvaring. Diskar kan vara påslagna under långa perioder, hantera kontinuerliga skrivningar, delta i återuppbyggnader och betjäna flera enheter. Seagates lista över CMR och SMR är en användbar referens när man kontrollerar CMR-diskar för NAS-arbetsbelastningar, eftersom SMR-diskar kan bete sig dåligt i vissa scenarier med kontinuerliga skrivningar och tunga återuppbyggnader.

RAID kräver inte en mystisk specialdisk, men valet av disk bör matcha uppgiften. För en hemmabaserad NAS är NAS-klassade CMR-diskar, konsekventa diskstorlekar, tydlig hälsomonitorering och planerad utbyte viktigare än att jaga det lägsta priset per disk.

RAID är inte backup

Det här är den viktigaste RAID-lektionen för en hemmabaserad NAS. RAID kan hjälpa ett system att överleva ett diskfel, men det skyddar dig inte från många vanliga databortfallsincidenter. Om en fil raderas, krypteras, skrivs över eller skadas kan RAID helt enkelt bevara det dåliga tillståndet över hela arrayen.

RAID stoppar inte oavsiktlig radering, ransomware, dåliga synkroniseringsregler, programvarufel, filkorruption, stöld, brand, vattenskador eller total NAS-krasch. Det är lokal motståndskraft, inte en återställningsstrategi. En riktig backup-plan lagrar en annan kopia någon annanstans, separat från huvudarrayen.

För viktiga filer ersätter RAID inte backup. Det säkrare mönstret är redundans för enhetsfel, snapshots eller versionering för kortsiktiga misstag och en separat backupkopia för verklig återställning.

Vilken RAID-nivå är lämplig för en hemm NAS?

De flesta hemanvändare behöver inte alla RAID-nivåer. De behöver ett val som matchar antalet platser, datans värde och backupmognad. En 2-bay NAS, en 4-bay NAS och en skrivintensiv hemmalabb bör inte automatiskt använda samma layout.

För en 2-bay NAS med viktiga filer är RAID 1 plus backup oftast det tydligaste valet. För tillfällig hastighet eller temporär lagring kan RAID 0 användas endast när datan är förbrukningsbar. För en 4-bay NAS som används för media och backup kan RAID 5 eller en liknande enkelparitetslayout vara rimligt. För viktigare arkiv eller större enheter ger RAID 6 eller en dubbelparitetslayout mer fel tolerans. För VM-tung eller skrivintensiv hemmalabb kan RAID 10 vara vettigt om du accepterar kapacitetskostnaden.

Om du är osäker, undvik RAID 0 för viktiga data. Börja med datans värde och välj sedan redundans och backup utifrån det. Hastighet är trevligt, men återställningsbarhet är viktigare när NAS:en innehåller familjefiler, arbetsdata eller långtidsarkiv.

Slutsats

RAID kombinerar flera enheter till ett logiskt lagringssystem, men varje RAID-nivå gör en annan kompromiss. RAID 0 ger hastighet och kapacitet utan redundans. RAID 1 speglar data för enkel skydd mot enhetsfel. RAID 5 och RAID 6 använder paritet för att balansera användbar kapacitet och fel tolerans. RAID 10 kombinerar spegling och striping för bättre prestanda till högre disk kostnad.

För en hemmabaserad NAS är RAID användbart eftersom enheter kan gå sönder. Men RAID är inte backup. Det skyddar mot vissa enhetsfel, inte mot oavsiktlig radering, ransomware, korruption, stöld, brand eller total NAS-fel. Välj RAID för lokal motståndskraft och skapa sedan backup för verklig återställning.

ZimaSpace erbjuder Raid Calculator, Välkommen att prova!

Vanliga frågor

Vad står RAID för?

RAID står för Redundant Array of Independent Disks. Det är en lagringsmetod som kombinerar flera fysiska enheter till ett logiskt lagringssystem.

Är RAID samma sak som backup?

Nej. RAID hjälper vid enhetsfel i redundanta layouter, men skyddar inte mot radering, ransomware, korruption, stöld, brand eller ett helt NAS-fel. Viktig data behöver fortfarande en separat backup.

Vilket RAID är bäst för en NAS med 2 platser?

För viktig data är RAID 1 vanligtvis det enklaste valet eftersom det speglar data över båda enheterna. RAID 0 bör endast användas för temporär eller förbrukningsbar data.

Vilket RAID är bäst för en NAS med 4 platser?

För många hemmabrukare erbjuder RAID 5 eller en liknande layout med enkel paritet en balans mellan användbar kapacitet och fel tolerans för en enhet. RAID 6 ger högre fel tolerans men använder mer kapacitet. RAID 10 kan fungera bra för prestandafokuserad lagring i hemmalabbet.

Vad händer om en enhet går sönder i RAID 5?

Arrayen går vanligtvis in i ett degraderat tillstånd och fortsätter att fungera. Du byter ut den trasiga enheten och systemet återuppbygger saknad data med hjälp av paritet och de återstående enheterna. Under återuppbyggnaden är arrayen mer sårbar.

Är RAID 0 säkert för viktig data?

Nej. RAID 0 har ingen redundans. Om en enhet går sönder kan hela arrayen bli oanvändbar. Använd det endast för temporär data, cache, tillfälligt arbete eller filer som kan återskapas.

Gör RAID en NAS snabbare?

Vissa RAID-nivåer kan förbättra prestandan, särskilt striping-baserade layouter som RAID 0 och RAID 10. Men hastigheten beror på enheterna, nätverket, NAS-CPU:n, filsystemet, arbetsbelastningen och cacheminnet. RAID bör inte väljas enbart för hastighet om datan är viktig.

Behöver jag NAS-klassade enheter för RAID?

De rekommenderas starkt för viktig NAS-användning. NAS-klassade CMR-enheter är designade för lagring som alltid är på och för kontinuerliga arbetsbelastningar. Att blanda gamla stationära enheter eller SMR-enheter kan skapa prestanda- och återuppbyggnadsproblem.