5. Raid массивы. Уровни raid (0, 1, 5, 6). Сравнение: оценки надежности, производительность, эффективность использования дискового пространства

Без обеспечения надежности хранения данных

RAID 0

Дисковый массив из двух или более жёстких дисков с отсутствием резервирования. Информация разбивается на блоки данных (Ai) и записывается на оба/несколько дисков одновременно.

(+):существенно повышается производительность.

(-): Надёжность RAID 0 заведомо ниже надёжности любого из дисков в отдельности, т. к. отказ любого из дисков приводит к неработоспособности всего массива.

С возможностью потери до одного жесткого диска (RAID 1-5)

RAID 1

(+): Обеспечивает приемлемую скорость записи и выигрыш по скорости чтения при распараллеливании запросов.

(+): Имеет высокую надёжность — работает до тех пор, пока функционирует хотя бы один диск в массиве.

(-): Приходится выплачивать стоимость двух жёстких дисков, получая полезный объём одного жёсткого диска (классический случай, когда массив состоит из двух дисков).

RAID 5

Отказоустойчивый массив независимых дисков с распределенной четностью

Блоки данных и контрольные суммы циклически записываются на все диски массива, нет асимметричности конфигурации дисков. Под контрольными суммами подразумевается результат операции XOR(исключающее или).

(+): RAID5 получил широкое распространение, в первую очередь, благодаря своей экономичности. Объём дискового массива RAID5 рассчитывается по формуле (n-1)*hddsize, где n — число дисков в массиве, а hddsize — размер наименьшего диска.

(-): Производительность RAID 5 заметно ниже, в особенности на операциях типа Random Write (записи в произвольном порядке), при которых производительность падает на 10-25% от производительности RAID 1 (или RAID 10), так как требует большего количества операций с дисками (каждая операция записи сервера заменяется на контроллере RAID на три — одну операцию чтения и две операции записи). Недостатки RAID 5 проявляются при выходе из строя одного из дисков — весь том переходит в критический режим (degrade), все операции записи и чтения сопровождаются дополнительными манипуляциями, резко падает производительность.

С возможностью потери до двух любых дисков

RAID 6

RAID 6: EVENODD

RAID 6: X-Code

RAID 6: Reed-Solomon

Отказоустойчивый массив независимых дисков с двумя независимыми распределенными схемами четности. Обеспечивает надежное хранение данных при выходе

из строя до двух дисков. Два основных подхода (ECC независимые по данным; ECC независимые по алгоритмам). Несколько различных реализаций ( EVENODD, XiCode, С кодами Рида-Соломона (ReediSolomon))

RAID 6: EVENODD

S=H⊕K⊕N

- Коды четности распределены по дискам

- P — XOR внутри горизонтальных групп

- Q — XOR внутри диагональных групп

- Случайная запись вызывает 6 операций ввода/вывода для 13 блоков и 12 для 3 блоков

RAID 6: X-Code

- Количество дисков должно быть простым числом

- P — XOR внутри диагональных групп слева направо

- Q — XOR внутри диагональных групп справа налево

- Случайная запись вызывает 6 операций ввода/вывода

RAID 6: Reed-Solomon

- XOR внутри горизонтальных групп

- R-S внутри горизонтальных групп

- Случайная запись вызывает 6 операций ввода/вывода

- Может быть расширен для обеспечения надежного хранения данных в случае отказа

большего числа дисков (>2)

RAID 6 — похож на RAID 5, но имеет более высокую степень надёжности — под контрольные суммы выделяется ёмкость 2-х дисков, рассчитываются 2 суммы по разным алгоритмам. Требует более мощный RAID-контроллер.

Для организации массива требуется минимум 4 диска[2]. Обычно использование RAID-6 вызывает примерно 10-15% падение производительности дисковой группы, по сравнению с аналогичными показателями RAID-5, что вызвано большим объёмом обработки для контроллера (необходимость рассчитывать вторую контрольную сумму, а также прочитывать и перезаписывать больше дисковых блоков при записи каждого блока).