Сегодня мы поговорим о RAID-массивах . Разберемся, что это такое, зачем это нам надо, какое оно бывает и как все это великолепие использовать на практике.

Итак, по порядку: что такое RAID-массив или просто RAID ? Расшифровывается эта аббревиатура как "Redundant Array of Independent Disks" или "избыточный (резервный) массив независимых дисков". Говоря по-простому, RAID-массив это совокупность физических дисков, объединенных в один логический.

Обычно бывает наоборот - в системный блок установлен один физический диск, который мы разбиваем на несколько логических. Здесь обратная ситуация - несколько жестких дисков сначала объединяются в один, а потом операционной системой воспринимаются как один. Т.е. ОС свято уверена, что у нее физически только один диск.

RAID-массивы бывают аппаратные и программные.

Аппаратные RAID-массивы создаются до загрузки ОС посредством специальных утилит, зашитых в RAID-контроллер - нечто вроде BIOS. В результате создания такого RAID-массива уже на стадии инсталляции ОС, дистрибутив "видит" один диск.

Программные RAID-массивы создаются средствами ОС. Т.е. во время загрузки операционная система "понимает", что у нее несколько физических дисков и только после старта ОС, посредством программного обеспечения диски объединяются в массивы. Естественно сама операционная система располагается не на RAID-массиве , поскольку устанавливается до его создания.

"Зачем все это нужно?" - спросите Вы? Отвечаю: для повышения скорости чтения/записи данных и/или повышения отказоустойчивости и безопасности.

"Каким образом RAID-массив может увеличить скорость или обезопасить данные?" - для ответа на этот вопрос рассмотрим основные типы RAID-массивов , как они формируются и что это дает в результате.

RAID-0 . Называемый так же "Stripe" или "Лента". Два или более жестких дисков объединяются в один путем последовательного слияния и суммирования объемов. Т.е. если мы возьмем два диска объемом 500Гб и создадим из них RAID-0 , операционной системой это будет восприниматься как один диск объемом в терабайт. При этом скорость чтения/записи у этого массива будет вдвое больше, нежели у одного диска, поскольку, например, если база данных расположена таким образом физически на двух дисках, один пользователь может производить чтения данных с одного диска, а другой пользователь производить запись на другой диск одновременно. В то время как в случае расположения базы на одном диске, сам жесткий диск задачи чтения/записи разных пользователей будет выполнять последовательно. RAID-0 позволит выполнять чтение/запись параллельно. Как следствие - чем больше дисков в массиве RAID-0 , тем быстрее работает сам массив. Зависимость прямопропорциональная - скорость возрастается в N раз, где N - количество дисков в массиве.
У массива RAID-0 есть только один недостаток, который перекрывает все плюсы от его использования - полное отсутствие отказоустойчивости. В случае смерти одного из физических дисков массива, умирает весь массив. Есть старая шутка на эту тему: "Что обозначает "0" в названии RAID-0 ? - объем восстанавливаемой информации после смерти массива!"

RAID-1 . Называемый так же "Mirror" или "Зеркало". Два или более жестких дисков объединяются в один путем параллельного слияния. Т.е. если мы возьмем два диска объемом 500Гб и создадим из них RAID-1 , операционной системой это будет восприниматься как один диск объемом в 500Гб. При этом скорость чтения/записи у этого массива будет такая же, как у одного диска, поскольку, чтение/запись информации производятся на оба диска одновременно. RAID-1 не дает выигрыша в скорости, однако обеспечивает большую отказоустойчивость, поскольку в случае смерти одного из жестких дисков, всегда есть полный дубль информации, находящийся на втором диске. При этом необходимо помнить, что отказоустойчивость обеспечивается только от смерти одного из дисков массива. В случае если данные были удалены целенаправленно, то они удаляются со всех дисков массива одновременно!

RAID-5 . Более безопасный вариант RAID-0. Объем массива рассчитывается по формуле (N - 1) * DiskSize RAID-5 из трех дисков по 500Гб, мы получим массив объемом в 1 терабайт. Суть массива RAID-5 в том, что несколько дисков объединятся в RAID-0, а на последнем диске хранится так называемая "контрольная сумма" - служебная информация, предназначенная для восстановления одного из дисков массива, в случае его смерти. Скорость записи в массиве RAID-5 несколько ниже, поскольку тратится время на расчет и запись контрольной суммы на отдельный диск, зато скорость чтения такая же, как в RAID-0.
Если один из дисков массива RAID-5 умирает, резко падает скорость чтения/записи, поскольку все операции сопровождаются дополнительными манипуляциями. Фактически RAID-5 превращается в RAID-0 и если своевременно не позаботиться восстановлением RAID-массива есть существенный риск потерять данные полностью.
С массивом RAID-5 можно использовать так называемый Spare-диск, т.е. запасной. Во время стабильной работы RAID-массива этот диск простаивает и не используется. Однако в случае наступления критической ситуации, восстановление RAID-массива начинается автоматически - на запасной диск восстанавливается информация с поврежденного с помощью контрольных сумм, расположенных на отдельном диске.
RAID-5 создается как минимум из трех дисков и спасает от одиночных ошибок. В случае одновременного появления разных ошибок на разных дисках RAID-5 не спасает.

RAID-6 - является улучшенным вариантом RAID-5. Суть та же самая, только для контрольных сумм используется уже не один, а два диска, причем контрольные суммы считаются с помощью разных алгоритмов, что существенно повышает отказоустойчивость всего RAID-массива в целом. RAID-6 собирается минимум из четырех дисков. Формула расчета объема массива выглядит как (N - 2) * DiskSize , где N - количество дисков в массиве, а DiskSize - объем каждого диска. Т.е. при создании RAID-6 из пяти дисков по 500Гб, мы получим массив объемом в 1,5 терабайта.
Скорость записи RAID-6 ниже чем у RAID-5 примерно на 10-15%, что обусловлено дополнительными временными затратами на расчет и запись контрольных сумм.

RAID-10 - так же иногда называется RAID 0+1 или RAID 1+0 . Представляет собой симбиоз RAID-0 и RAID-1. Массив строится минимум из четырех дисков: на первом канале RAID-0, на втором RAID-0 для повышения скорости чтения/записи и между собой они в зеркале RAID-1 для повышения отказоустойчивости. Таким образом, RAID-10 совмещает в себе плюс первых двух вариантов - быстрый и отказоустойчивый.

RAID-50 - аналогично RAID-10 является симбиозом RAID-0 и RAID-5 - фактически строится RAID-5, только его составляющими элементами являются не самостоятельные жесткие диски, а массивы RAID-0. Таким образом, RAID-50 дает очень хорошую скорость чтения/записи и содержит устойчивость и надежность RAID-5.

RAID-60 - та же самая идея: фактически имеем RAID-6, собранный из нескольких массивов RAID-0.

Так же существуют другие комбинированные массивы RAID 5+1 и RAID 6+1 - они похожи на RAID-50 и RAID-60 с той лишь разницей, что базовыми элементами массива являются не ленты RAID-0, а зеркала RAID-1.

Как Вы сами понимаете комбинированные RAID-массивы: RAID-10 , RAID-50 , RAID-60 и варианты RAID X+1 являются прямыми наследниками базовых типов массивов RAID-0 , RAID-1 , RAID-5 и RAID-6 и служат только для повышения либо скорости чтения/записи, либо повышения отказоустойчивости, неся при этом в себе функционал базовых, родительских типов RAID-массивов .

Если перейти к практике и поговорить о применении тех или иных RAID-массивов в жизни, то логика довольно проста:

RAID-0 в чистом виде не используем вообще;

RAID-1 используем там, где не особо важна скорость чтения/записи, но важна отказоустойчивость - например на RAID-1 хорошо ставить операционные системы. В таком случае к дискам никто кроме ОС не обращается, скорости самих жестких дисков для работы вполне достаточно, отказоустойчивость обеспечена;

RAID-5 ставим там, где нужна скорость и отказоустойчивость, но не хватает денег на покупку большего количества жестких дисков или есть необходимость восстанавливать массивы в случае их повреждения, не прекращая работы - тут нам помогут запасные Spare-диски. Обычное применение RAID-5 - хранилища данных;

RAID-6 используется там, где просто страшно или есть реальная угроза смерти сразу нескольких дисков в массиве. На практике встречается достаточно редко, в основном у параноиков;

RAID-10 - используется там, где нужно чтобы работало быстро и надежно. Так же основным направлением для использования RAID-10 являются файловые серверы и серверы баз данных.

Опять же, если еще упростить, то приходим к выводу, что там где нет большой и объемной работы с файлами вполне достаточно RAID-1 - операционная система, AD, TS, почта, прокси и т.д. Там же, где требуется серьезная работа с файлами: RAID-5 или RAID-10 .

Идеальным решением для сервера баз данных представляется машина с шестью физическими дисками, два из которых объединены в зеркало RAID-1 и на нем установлена ОС, а оставшиеся четыре объединены в RAID-10 для быстрой и надежной работы с данными.

Если прочитав, все вышеизложенное Вы решили установить на своих серверах RAID-массивы , но не знаете, как это делать и с чего начать - обращайтесь к нам ! - мы поможем подобрать необходимое оборудование, а так же проведем инсталляционные работы по внедрению RAID-массивов .

Массивы RAID были разработаны в целях повышения надежности хранения данных, увеличения скорости работы с и для обеспечения возможности объединения нескольких дисков в один большой . Разные типы RAID решают разные задачи, здесь мы рассмотрим несколько наиболее распространенных конфигураций RAID массивов из одинаковых по размеру .

RAID 0

RAID 0 (Stripe). Режим, при использовании которого достигается максимальная производительность. Данные равномерно распределяются по дискам массива, объединяются в один, который может быть размечен на несколько. Распределенные операции чтения и записи позволяют значительно увеличить скорость работы, поскольку несколько одновременно читают/записывают свою порцию данных. Пользователю доступен весь объем , но это снижает надежность хранения данных, поскольку при отказе одного из дисков массив обычно разрушается и восстановить данные практически невозможно. Область применения - приложения, требующие высоких скоростей обмена с диском, например видеозахват, видеомонтаж. Рекомендуется использовать с высоконадежными дисками.

RAID 1

RAID 1 (Mirror). Несколько дисков (обычно 2), работающие синхронно на запись, то есть полностью дублирующие друг друга. Повышение производительности происходит только при чтении. Самый надежный способ защитить информацию от сбоя одного из дисков. Из-за высокой стоимости обычно используется при хранении очень важных данных. Высокая стоимость обусловлена тем, что лишь половина от общей емкости доступна для пользователя.

RAID 10

RAID 10 , также иногда называется RAID 1+0 - комбинация двух первых вариантов. (Массив RAID0 из массивов RAID1). Имеет все скоростные преимущества RAID0 и преимущество надежности RAID1, сохраняя недостаток - высокую стоимость дискового массива, так как эффективная ёмкость массива равна половине ёмкости использованных в нём дисков. Для создания такого массива требуется минимум 4 диска. (При этом их число должно быть чётным).

RAID 0+1 - Массив RAID1 из массивов RAID0. Фактически не применяется из-за отсутствия преимуществ по сравнению с RAID10 и меньшей отказоустойчивости.

RAID 1E

RAID 1E - Похожий на RAID10 вариант распределения данных по дискам, допускающий использование нечётного числа (минимальное количество - 3)

RAID 2, 3, 4 - различные варианты распределенного хранения данных с дисками, выделенными под коды четности и различными размерами блока. В настоящее время практически не используются из-за невысокой производительности и необходимости выделять много дисковой емкости под хранение кодов ЕСС и/или четности.


RAID 5

RAID 5 - массив, также использующий распределенное хранение данных аналогично RAID 0 (и объединение в один большой логический ) + распределенное хранение кодов четности для восстановления данных при сбоях. Относительно предыдущих конфигураций размер Stripe-блока еще больше увеличен. Возможно как одновременное чтение, так и запись. Плюсом этого варианта является то, что доступная для пользователя емкость массива уменьшается на емкость лишь одного диска, хотя надежность хранения данных ниже, чем у RAID 1. По сути, является компромиссом между RAID0 и RAID1, обеспечивая достаточно высокую скорость работы при неплохой надежности хранения данных. При отказе одного диска из массива данные могут быть восстановлены без потерь в автоматическом режиме. Минимальное количество дисков для такого массива - 3.
"Программные" реализации RAID5, встроенные в южные мосты материнских плат, не отличаются высокой скоростью записи, поэтому годятся далеко не для всех применений.


RAID 5EE

RAID 5EE - массив, аналогичный RAID5, однако кроме распределенного хранения кодов четности используется распределение резервных областей - фактически задействуется , который можно добавить в массив RAID5 в качестве запасного (такие массивы называют 5+ или 5+spare). В RAID 5 массиве резервный диск простаивает до тех пор, пока не выйдет из строя один из основных , в то время как в RAID 5EE массиве этот диск используется совместно с остальными HDD все время, что положительно сказывается на производительность массива. К примеру, массив RAID5EE из 5 HDD сможет выполнить на 25% больше операций ввода/вывода за секунду, чем RAID5 массив из 4 основных и одного резервного HDD. Минимальное количество дисков для такого массива - 4.


RAID 6

RAID 6 - аналог RAID5 c большим уровнем избыточности - информация не теряется при отказе двух любых дисков, соответственно, общая ёмкость массива уменьшается на ёмкость двух дисков. Минимальное количество дисков, необходимое для создания массива такого уровня - 4. Скорость работы в общем случае примерно аналогична RAID5. Рекомендуется для применений, где важна максимально высокая надёжность.


RAID 50

RAID 50 - объединение двух(или более, но это крайне редко применяется) массивов RAID5 в страйп, т.е. комбинация RAID5 и RAID0, частично исправляющая главный недостаток RAID5 - низкую скорость записи данных за счёт параллельного использования нескольких таких массивов. Общая ёмкость массива уменьшается на ёмкость двух , но, в отличие от RAID6, без потери данных такой массив переносит отказ лишь одного диска, а минимально необходимое число дисков для создания массива RAID50 равно 6. Наряду с RAID10, это наиболее рекомендуемый уровень RAID для использования в приложениях, где требуется высокая производительность в сочетании с приемлемой надёжностью.


RAID 60

RAID 60 - объединение двух массивов RAID6 в страйп. Скорость записи повышается примерно в два раза, относительно скорости записи в RAID6. Минимальное количество дисков для создания такого массива - 8. Информация не теряется при отказе двух дисков из каждого RAID 6 массива.

Matrix RAID - технология, реализованная фирмой Intel в своих южных мостах, начиная с ICH6R, позволяющая организовать всего на двух дисках несколько массивов RAID0 и RAID1, одновременно создавая разделы как с повышенной скоростью работы, так и с повышенной надёжностью хранения данных.

JBOD (От английского "Just a Bunch Of Disks")- последовательное объединение нескольких физических в один логический, не влияющее на производительность (надёжность при этом падает аналогично RAID0), при этом могут иметь разные размеры. В настоящее время практически не применяется.

RAID массив (Redundant Array of Independent Disks) – подключение нескольких устройств, для повышения производительности и\или надежности хранения данных, в переводе - избыточный массив независимых дисков.

Согласно закону Мура, нынешняя производительность возрастает с каждым годом (а именно количество транзисторов на чипе удваивается каждые 2 года). Это можно заметить практически в каждой отрасли производства оборудования для компьютеров. Процессоры увеличивают количество ядер и транзисторов, уменьшая при этом тех процесс, оперативная память увеличивает частоту и пропускную способность, память твердотельных накопителей повышает износостойкость и скорость чтения.

Но вот простые жесткие диски (HDD) особо не продвинулись за последние 10 лет. Как была стандартной скорость 7200 об/мин, так она и осталась (не беря в расчет серверные HDD c оборотами 10.000 и более). На ноутбуках все еще встречаются медленные 5400 об/мин. Для большинства пользователей, чтобы повысить производительность своего компьютера будет удобнее купить SDD, но цена за 1 гигабайт такого носителя значительно больше, чем у простого HDD. «Как повысить производительность накопителей без сильной потери денег и объема? Как сохранить свои данные или повысить безопасность сохранности Ваших данных?» На эти вопросы есть ответ – RAID массив.

Виды RAID массивов

На данный момент существуют следующие типы RAID массивов:

RAID 0 или «Чередование» – массив из двух или более дисков для повышения общей производительности. Объем рейда будет общий (HDD 1 + HDD 2 = Общий объем), скорость считывания\записи будет выше (за счет разбиения записи на 2 устройства), но страдает надежность сохранности информации. Если одно из устройств выйдет из строя, то вся информация массива будет потеряна.

RAID 1 или «Зеркало» –несколько дисков копирующих друг друга для повышения надежности. Скорость записи остаётся на прежнем уровне, скорость считывания увеличивается, многократно повышается надежность (даже если одно устройство выйдет из строя, второе будет работать), но стоимость 1 Гигабайта информации увеличивается в 2 раза (если делать массив из двух hdd).

RAID 2 – массив, построенный на работе дисков для хранения информации и дисков коррекции ошибок. Расчет количества HDD для хранения информации выполняется по формуле «2^n-n-1», где n - количество HDD коррекции. Данный тип используется при большом количестве HDD, минимальное приемлемое число – 7, где 4 для хранения информации, а 3 для хранения ошибок. Плюсом этого вида будет повышенная производительность, по сравнению с одним диском.

RAID 3 – состоит из «n-1» дисков, где n – диск хранения блоков четности, остальные устройства для хранения информации. Информацию делится на куски меньше объема сектора (разбиваются на байты), хорошо подходит для работы с большими файлами, скорость чтения файлов малого объема очень мала. Характерен высокой производительностью, но малой надежностью и узкой специализацией.

RAID 4 – похож на 3й тип, но разделение происходит на блоки, а не байты. Этим решением получилось исправить малую скорость чтения файлов малого объема, но скорость записи осталось низкой.

RAID 5 и 6 – вместо отдельного диска для корреляции ошибок, как в прошлых вариантах, используются блоки, равномерно распределённые по всем устройствам. В этом случае повышается скорость чтения\записи информации за счет распараллеливания записи. Минусом данного типа является долговременное восстановление информации в случае выхода из строя одного из дисков. Во время восстановления идёт очень высокая нагрузка на другие устройства, что понижает надежность и повышает выход другого устройства из строя и потерю всех данных массива. Тип 6 повышает общую надежность, но понижает производительность.

Комбинированные виды RAID массивов:

RAID 01 (0+1) – Два Рейд 0 объединяются в Рейд 1.

RAID 10 (1+0) – дисковые массивы RAID 1, которые используются в архитектуре 0 типа. Считается самым надежным вариантом хранения данных, объединяя в себе высокую надежность и производительность.

Также можно создать массив из SSD накопителей . Согласно тестированию 3DNews, такое комбинирование не даёт существенного прироста. Лучше приобрести накопитель с более производительным интерфейсом PCI или eSATA

Рейд массив: как создать

Создается путем подключения через специальный RAID контроллер. На данный момент есть 3 вида контроллеров:

1. Программный – программными средствами эмулируется массив, все вычисления производятся за счет ЦП.
2. Интегрированный – в основном распространено на материнских платах (не серверного сегмента). Небольшой чип на мат. плате, отвечающий за эмуляцию массива, вычисления производятся через ЦП.
3. Аппаратный – плата расширения (для стационарных компьютеров), обычно с PCI интерфейсом, обладает собственной памятью и вычислительным процессором.

RAID массив hdd: Как сделать из 2 дисков через IRST

Восстановление данных

Некоторые варианты восстановления данных:

1. В случае сбоя Рейд 0 или 5 может помочь утилита RAID Reconstructor , которая соберет доступную информацию накопителей и перезапишет на другое устройство или носитель в виде образа прошлого массива. Данный вариант поможет, если диски исправны и ошибка программная.
2. Для Linux систем используется mdadm восстановление (утилита для управления программными Рейд-массивами).
3. Аппаратное восстановление должно выполняться через специализированные сервисы, потому что без знания методики работы контроллера можно потерять все данные и вернуть их будет очень сложно или вообще невозможно.

Есть множество нюансов, которые нужно учитывать при создании Рейд на Вашем компьютере. В основном большинство вариантов используются в серверном сегменте, где важна и необходима стабильность и сохранность данных. Если у Вас есть вопросы или дополнения, Вы можете оставить их в комментариях.

Отличного Вам дня!

Сравниваем производительность решений одного ценового уровня

Любопытный факт: так называемый Experience Index в Windows 7, оценивающий производительность основных подсистем ПК, для типичного твердотельного диска (SSD), причем далеко не самого медленного (в районе 200 МБ/с на чтение и запись, случайный доступ - 0,1 мс), показывает значение 7,0, в то время как индексы всех остальных подсистем (процессор, память, графика, игровая графика) в тех же десктопных системах на базе старших ЦП (со средним по нынешним временам объемом памяти DDR3-1333 в 4 ГБ и средней же игровой видеокартой вроде AMD Radeon HD 5770) оцениваются значениями заметно выше 7,0 (а именно - 7,4-7,8; у данного критерия Windows 7 шкала логарифмическая, так что разница в десятые доли выливается в десятки процентов абсолютных значений). То есть быстрый «бытовой» SSD на шине SATA, по мнению Windows 7, является самым узким местом даже в не самых топовых по нынешним временам настольных ПК. Какова же должна быть (запредельная?) производительность системного диска, чтобы «великая и могучая» «Семерка» посчитала ее достойной остальных компонентов подобного ПК?.. :)

Вопрос этот, видимо, риторический, поскольку на «икспириенс-индекс» Windows 7 нынче мало кто ориентируется при подборе конфигурации своего десктопа. И SSD уже прочно укоренились в умах юзеров в качестве безальтернативного варианта, если от дисковой подсистемы хочется выжать максимум и получить комфортную, «без тормозов» работу. Но так ли это на самом деле? Одинока ли Windows 7 в своих оценках реальной полезности SSD? И есть ли альтернатива SSD в мощных десктопах? Особенно если не очень хочется увидеть безысходную пустоту в своем кошельке… Мы рискнем предложить один из возможных вариантов замены.

Каковы главные недостатки современных SSD? Если не принимать во внимание «долгоиграющие» споры по поводу их надежности, долговечности и деградации со временем, то таких недостатков, по большому счету, два: маленькая емкость и немаленькая цена. Действительно, средненький MLC SSD на 128 ГБ нынче стоит в районе 8000 руб. (цена на момент написания статьи; разумеется, она сильно зависит от модели, но порядок цен пока что таков). Это, конечно, не 600 рублей за 1 ГБ, как для памяти DDR3, а на порядок меньше, но все же далеко не так мало, как для традиционных магнитных винчестеров. Действительно, весьма производительный «семитысячник» на 1000 ГБ с максимальной скоростью чтения/записи около 150 МБ/с (что, кстати, не намного меньше, чем у SSD за 8 тыс. руб.!) нынче можно купить менее чем за 2000 руб. (например, Hitachi 7K1000.C или что-то корейское). Удельная стоимость гигабайта пространства в этом случае составит всего 2 (два) рубля! Вы чувствуете разницу с SSD с его 60 рублями за гигабайт? ;) Да и так ли уж велика «пропасть» между ними в типичных десктопных приложениях с большим количеством последовательных обращений? Например, при работе с видео, аудио, графикой и пр. Ведь типичная скорость последовательного чтения у MLC SSD (160-240 МБ/с) не намного превышает таковую на первых 120 гигабайтах пространства у того же «терабайтника-семитысячника» (150 МБ/с). А по скорости последовательной записи у них вообще примерный паритет (те же 150 МБ/с против 70-190 у SSD). Да, по времени случайного доступа они совершенно несопоставимы, но ведь и мы не сервер себе собираем на рабочий стол.

Более того, для десктопа те же 128 ГБ по нынешним временам - объем крайне несерьезный (в 80 ГБ - вообще смешной). Едва вместит один-два системных раздела с ОС и основными приложениями. А где хранить многочисленные мультимедийные файлы? Куда ставить игрушки, каждая из которых теперь потянет на 5-20 ГБ в распакованном виде? Короче, без нормального емкого «винта» все равно никуда. Вопрос только в том, будет он системным или добавочным в компьютере.

А что если подойти с другой стороны? Коль уж без НЖМД (вспоминаем старую добрую аббревиатуру - накопители на жестких магнитных дисках, или просто «винчестеры») с ПК никуда, то не объединить ли их в RAID-массив? Тем более что простенький RAID-контроллер многим из нас достался, по сути, «бесплатно» - в южном мосте материнских плат на чипсетах AMD, Intel или Nvidia. Например, те же 8000 рублей можно потратить не на SSD, а на 4 «терабайтника». Объединим их в массив(ы) - тогда и докупать емкий НЖМД для хранения данных не придется, то есть даже сэкономим. Или как второй вариант - вместе покупки одного SSD и одного диска на 2-3 ТБ можно приобрести 4 диска по 1,5-2 ТБ…

Более того, скажем, RAID 0 из четырех дисков будет иметь не только учетверенную емкость, но и в 4 раза более высокую линейную скорость чтения-записи. А это уже 400-600 МБ/с, что единичному SSD той же цены даже не снилось! Таким образом, подобный массив будет работать гораздо быстрее SSD, по крайней мере, с потоковыми данными (чтение/запись/редактирование видео, копирование крупных файлов и мн. др.). Не исключено, что и в других типичных задачах персонального компьютера такой массив поведет себя отнюдь не хуже SSD - ведь процент последовательных операций в таких задачах весьма высок, да и случайные обращения, как правило, производятся на достаточно компактном участке такого емкого накопителя (файл подкачки, временный файл фоторедактора и пр.), то есть перемещение головок внутри этого участка будет происходить гораздо быстрее, чем в среднем по диску - за время в пару-тройку миллисекунд), что, безусловно, положительно скажется на его производительности. Если же многодисковый RAID-массив еще и кешируется в ОС, то от него можно ожидать внушительной скорости и на операциях с мелкими блоками данных.

Чтобы проверить наши предположения, мы протестировали четырехдисковые массивы RAID 0 и RAID 5 из терабайтных дисков Hitachi Deskstar E7K1000 со скоростью вращения 7200 об/мин и буфером 32 МБ. Да, они несколько медленнее по скорости пластин, чем более новые и продающиеся нынче по 1800-1900 руб./шт. накопители Hitachi 7K1000.C той же емкости. Однако их микропрограмма лучше оптимизирована для работы дисков в массивах, поэтому, несколько недобрав заветные 600 МБ/с по максимальной скорости чтения 4-дискового RAID 0, мы получим лучшую производительность в задачах с немалым количеством случайных обращений. А найденные нами закономерности можно будет распространить и на массивы из более быстрых (и емких) моделей дисков разных производителей.

Используя платы на чипсетах Intel с южным мостом ICH8R/ICH9R/ICH10R (и более поздние), четыре терабайтных диска оптимально, на наш взгляд, организовать следующим образом. Благодаря технологии Intel Matrix RAID из первой половины объема каждого из дисков делаем массив RAID 0 емкостью 2 ТБ (чтобы он без специальных ухищрений понимался «операционками» ниже Vista), который обеспечит нам наивысшую производительность системных разделов, быстрый запуск приложений и игр, а также высокую скорость оперативной работы с мультимедийным и прочим контентом. А для более надежного хранения важных нам данных вторую половину объема этих дисков мы объединим в массив RAID 5 (кстати, тоже далеко не самой плохой производительности, в чем мы убедимся чуть ниже). Таким образом, всего за 8 тыс. руб. мы получим и сверхбыстрый системный диск на 2 ТБ, и надежный и емкий «архивный» том на 1,5 ТБ. Именно в такой конфигурации из двух массивов, созданных нами со значениями по умолчанию, мы и будем проводить наше дальнейшее тестирование. Впрочем, особо мнительные нелюбители RAID5 на интеловских контроллерах могут вместо него построить RAID10 в полтора раза меньшего объема - производительность его на чтение данных будет пониже, чем у RAID5, при записи (с кешированием) они примерно равноценны, зато надежность и извлекаемость данных при развале массиве будет получше (в половине случаев RAID10 можно оживить при выходе из строя даже двух дисков).

Утилита Intel Matrix Storage Manager позволяет включать и отключать кеширование записи на такие дисковые массивы средствами операционной системы (то есть, используя оперативную память ПК), см. третью сверху строчку в правом поле Information на скриншоте:

Кеширование способно кардинально ускорить работу массивов с мелкими файлами и блоками данных, а также скорость записи на массив RAID 5 (что порой весьма критично). Поэтому мы для наглядности провели тесты с включенным и отключенным кешированием. Для справки мы также коснемся ниже вопросов нагрузки на процессор при включенном кешировании.

Испытания проводилось нами на тестовой системе, представляющей типичный, не самый мощный по нынешним временам десктоп:

• процессор Intel Core 2 Duo E8400 (3 ГГц);
• 2 ГБ системной памяти DDR2-800;
• плата ASUS P5Q-E на чипсете Intel P45 Express с ICH10R;
• видеоускоритель AMD Radeon HD 5770.

На системном диске Seagate ST950042AS находились ОС Windows 7 x64 Ultimate и Windows XP SP3 Pro (тестируемые массивы и накопители испытывались в «чистом» состоянии). В качестве бенчмарков, по результатам которых мы будем судить о соперничестве SSD с традиционными RAID, нами здесь использовались программы ATTO Disk Benchmark 2.41, Futuremark PCMark05, Futuremark PCMark Vantage x86, Intel NAS Performance Toolkit 1.7 и др. Тесты проводились пятикратно и результаты усреднялись. Для ориентировки внизу диаграмм с результатами тестов приведены данные для быстрого одиночного накопителя Seagate Barracuda XT ST32000641AS емкостью 2 ТБ, то есть такой же, как у «системного» RAID 0 из четырех испытуемых нами Hitachi Deskstar E7K1000 HDE721010SLA330.

Честь недорогого, но весьма производительного SSD емкостью 128 ГБ и ценой (на момент написания статьи) в районе 8000 руб. защищала модель PNY Optima SSD 128GB MLC. Сперва взглянем на нее чуть подробнее.

SSD PNY Optima 128GB Gen 2

Модель с номером P-SSD2S128GM-CT01 (прошивка 0309) представляет собой типичный 2,5-дюймовый SATA SSD в стильном черном металлическом корпусе толщиной 9,5 мм. Его производитель - компания , больше известная своими флешками и модулями памяти.

PNY Optima SSD 128 GB MLC

Накопитель основан на флеш-памяти Intel 29F64G08CAMDB с MLC-ячейками и контроллере JMicron JMF612, который позволяет этому SSD работать не только по Serial ATA, но и по интерфейсу USB 2.0 (мини-разъем последнего находится рядом с портом SATA в заднем торце корпуса диска).

То есть этот твердотельный накопитель можно использовать и в качестве ударостойкого переносного хранилища. Правда, USB-кабель комплектом поставки не предусмотрен. Зато и цену изделия никак нельзя назвать завышенной.

Плата накопителя PNY Optima SSD 128 GB MLC

Производитель обещает для этой модели скорость чтения 235 МБ/с и скорость записи 150 МБ/с (она на практике оказалось даже чуть выше). Кеш-память диска составляет 64 МБ, поддержка TRIM встроена, ударостойкость заявляется на уровне 1500g, а диапазон рабочих температур - от -10 до +70°C. Производитель дает 3 года гарантии на эту модель с MTBF в 1,5 млн часов.

К слову, не следует заблуждаться и считать популярные MLC SSD на контроллере JMicron JMB612 решениями "низшего сорта". Как показывают , накопители на этом контроллере смотрятся в среднем ничуть не хуже, чем SSD сходной емкости и цены на контроллерах от Indilinx (IDX110), Intel, SandForce (SF1222) и Samsung, даже выигрывая у них в ряде дисковых бенчмарков.

Результаты тестов

Максимальная скорость последовательного чтения и записи полезных данных для SSD PNY Optima 128GB по результатам теста ATTO Disk Benchmark 2.41 (запись и чтение файла объемом 256 МБ блоками от 64 КБ до 8 МБ) составила соответственно 238 и 155 МБ/с, что чуть выше заявленных производителем значений (см. диаграмму).

Любопытно, что низкоуровневый тест HD Tach RW 3.0, использующий обращения к накопителю в обход файловой системы, показал для этих двух параметров значения в 217 и 165 МБ/с соответственно (см. график). Что же касается пары испытуемых нами четырехдисковых RAID-массивов, то RAID 0 показал максимальную скорость чтения/записи крупных файлов под 450 МБ/с (это подтверждается и графиком HD Tach RW 3.0), что вдвое-втрое больше, чем у данного SSD! Правда, включение кеширования записи (WC=yes на диаграммах) средствами Windows несколько снижает скорость последовательной записи, а также чтения, но не настолько критично, чтобы это можно было считать неприемлемым.

Что же касается RAID 5, организованного на второй половине наших испытуемых НЖМД, то максимальная скорость последовательного чтения этого массива переваливает за 270 МБ/с (что заметно выше, чем у любого современного магнитного винчестера!), а скорость последовательной записи кардинально зависит от кеширования в Windows: без него она едва достигает совершенно неприемлемых 40-50 МБ/с, тогда как с ним повышается более чем втрое (см. также график HD Tach RW 3.0), хотя все равно не достигает таковой при чтении RAID 5, как это было у RAID 0. Но в любом случае, здесь наш RAID 5 работает заметно быстрее одиночного «семитысячника» Seagate Barracuda XT.

Другая существенная польза от Windows-кеширования массивов дисков - кардинальное ускорение работы с мелкими (менее 64 КБ) файлами и блоками данных. Это наглядно видно из результатов теста ATTO Disk Benchmark 2.41 (про вертикали слева здесь указан размер блока данных в КБ; колонки справа - значения скорости в КБ/с).

RAID 0 без кеширования

RAID 0 с кешированием

RAID 5 без кеширования

RAID 5 с кешированием

Как видно, при этом ускоряется работа не только при записи, но и при чтении. В общем, использование кеширования массивов в ОС является фактически непременным условием, если вы хотите получить на них хорошую производительность не только с потоковыми данными, но и во всем остальном (например, как системного диска).

Работу кеширования операций с RAID через оперативную память компьютера (причем как при чтении, так и при записи) наглядно демонстрирует следующая диаграмма, обычно приводимая нами в качестве иллюстрации скорости работы дискового интерфейса (SATA, SAS и пр.).

Скорость буферизованного чтения в 3-5 ГБ/с - это значения одного порядка с полосой пропускания системной памяти в ПК типа нашего тестового. Шина DMI, по которой южный мост интеловских чипсетов общается с системой, имеет куда более низкий потенциал, равный, по сути, шине PCI Express x4 первого поколения (то есть 1 ГБ/с в одном направлении). Второй полезный вывод из этой диаграммы - для RAID-массивов (даже без кеширования) скорость передачи данных по шине (нескольким шинам SATA) от хоста к накопителям возрастает условно пропорционально числу дисков в массиве. И для RAID 0, например, в разы превышает скорость обмена данными с одиночным SSD на шине SATA. Вывод, в общем-то, вполне очевидный.

Кстати, среднее время случайного доступа к массивам (мелкими блоками) при чтении не зависит от кеширования Windows, а вот при записи - меняется существенно (см. диаграмму). Причем, для простейшего (программного) RAID 5 без кеширования оно неприлично велико.

Что же касается вопроса дополнительной нагрузки на процессора от кеширования, то она, безусловно, есть, но для более ли менее современных десктопов ее нельзя назвать слишком обременительной. Взглянем на графики загрузки ЦП при выполнении того же теста ATTO:

RAID 0
RAID 5
Графики загрузки ЦП без кеширования RAID

И для RAID 0, и для RAID 5 загрузка ЦП при чтении и записи без RAID-кеширования Windows - единицы процентов. Если же кеширование включить, то на малых блоках загрузка ЦП возрастает до десятков процентов, порой переваливая за 50% (левые части графиков ниже).

RAID 0

RAID 5
Графики загрузки ЦП c кешированием RAID

Интересно, что для RAID 5 нагрузка на процессор при этом чуть ниже, чем для RAID 0 - видимо, сказывается более высокая скорость чтения/записи для второго случая. Кроме того, при увеличении размера блока данных нагрузка на процессор понижается, приближаясь к таковой с отключенным кешированием для блоков размером 64 КБ и выше. Безусловно, это лишь прикидка, иллюстрация вопроса. Этот аспект можно было бы исследовать более скрупулезно, в «чистом виде». Но в данном случае для нас это не является целью статьи, поскольку интересующий нас здесь вопрос - какова производительность накопителей.

Последнюю мы оценивали, в частности, по комплексным тестам, имитирующим работу разнообразных задач под Windows - PCMark Vantage, PCMark05 и Intel NAS Performance Toolkit. Детальные результаты по каждому паттерну этих тестов приведены в общей таблице . А в теле статьи мы представим только итоговые диаграммы, дающие представления об усредненной производительности накопителей под Windows.

В тесте PCMark05 данная модель SSD опережает 4-дисковый RAID 0 менее чем вдвое. Да, это заметное преимущество, но не такое фатальное, как при сравнении с одиночным винчестером. Любопытно, что достигается это преимущество лишь в трех из пяти паттернов PCMark05 (в основном - при запуске Windows и приложений), тогда как в паттерне Virus Scan наш RAID 0 оказывается на 10% быстрее, чем SSD, а в паттерне File Write - вообще быстрее, чем SSD, более чем втрое!

Кеширование массивов увеличивает их производительность в данном бенчмарке примерно в полтора раза, хотя одиночный Seagate Barracuda XT оказывается все же чуть быстрее, чем тестируемый здесь RAID 5. Впрочем, мы и не предлагали вам использовать данный RAID 5 для основных системных разделов и запуска приложений. ;) А вот при записи на этот «архивный» том файлов (паттерн File Write) его скорость явно выше, чему одиночного диска.

В более свежем тесте PCMark Vantage под Windows 7 преимущество SSD над нашими массивами подавляющее (в среднем минимум втрое). Очевидно, паттерны данного бенчмарка очень активно оперируют псевдослучайными обращениями к накопителям, в чем SSD вне конкуренции.

Однако анализ результатов по паттернам (см. табл.) показывает, что «не все коту Масленица» -- в ряде задач наш RAID 0 не только имеет с SSD близкую скорость (Movie Maker, то есть редактирование видео), но и может существенно опережать его (Media Center). Таким образом, по крайней мере, для медиацентра массив выгоднее, чем SSD (это касается и его куда большей емкости). Кеширование здесь также добавляет 20-30% к средней производительности массивов, делая даже программный RAID 5 вполне конкурентоспособным с одиночным топовым «двухтерабайтником».

В более свежем и, на наш взгляд, более реалистичном тесте Intel NAS Performance Toolkit, который использует несколько иную философию бенчмаркинга, нежели «трековые» PCMark, - а именно непосредственную работу с файловой системой тестируемого накопителя, а не воспроизведение заранее записанных (в другой системе) команд обращения к диску внутри предварительно созданного временного файла, - ситуация еще более благоволит к многодисковым RAID. В среднем, наш RAID 0 здесь опережает твердотельный накопитель не только с кешированием (в полтора раза!), но и без него! А программный «архивный» RAID 5 с кешированием оказывается быстрее, чем одиночный диск Barracuda XT.

При детальном рассмотрении (см. табл.) оказывается, что в 10 из 12 паттернов кешируемый RAID 0 более быстр, чем SSD! Это касается и работы с видео, и Content Creation (создание контента), и офисной работы, и обработки фотографий (Photo Album), и копирования файлов. Лишь при 4-потоковом воспроизведении видео и копировании директории со многими файлами с диска твердотельный накопитель одержал вверх над RAID 0 из традиционных винчестеров. На этой оптимистичной ноте мы перейдем к заключению.

Заключение

Собственно, все уже сказано выше. При грамотном выборе традиционных винчестеров на магнитных пластинах их массивы из 4 накопителей вполне способны поспорить по производительности в типичных задачах настольного ПК с одиночным SSD той же стоимости ! Более того, по цене гигабайта пространства и по вместимости такие массивы несопоставимо выгоднее твердотельных накопителей. А возможность (в случае с интеловскими чипсетами) одновременно с быстрым RAID 0 создать на части пространства НЖМД еще и емкий защищенный «архивный» RAID 5 для хранения наиболее важных данных вообще не имеет адекватных по цене аналогов среди SSD. Так что выбор за вами. Только не забывайте включать кеширование RAID-массивов средствами соответствующей утилиты под Windows - без этого удовольствие от использования производительного, емкого и экономичного решения на вашем десктопе будет неполным.

И еще пару ремарок - относительно энергопотребления и надежности данных решений. Безусловно, 0,5-3 Вт потребления одного SSD не идут ни в какое сравнение с 20-40 Вт прожорливости массива из четырех НЖМД. Однако и мы ведь рассматриваем не ноутбук/неттоп, а полноценный десктоп (иначе, собственно, такой RAID и незачем городить). Поэтому потребление надо оценивать в сумме. А на фоне гораздо большей прожорливости типичных десктопных процессоров (100-200 Вт вместе с материнской платой) и видеокартой (50-300 Вт) еще пара десятков ватт на накопители совсем не кажется расточительством (только параноик станет считать лишние киловаттчасы от них на своем домашнем электросчетчике:)). Тем более если принять во внимание, что к SSD вам все равно придется докупать один-два НЖМД (для прикидки: 20Вт·8час·30дней=4,8кВт·ч, то есть максимум 15-20 дополнительных рублей на электричество в месяц). Что же касается надежности обоих решений, то и к SSD, и к RAID на чипсетных контроллерах, и даже к НЖМД в Сети можно найти многочисленные претензии, хотя производители и обещают для них миллионночасовые MTBF. Поэтому в любом случае, лучшей защитой от потери данных является их регулярное резервирование на независимых носителях. И об этом никогда не следует забывать.

На закуску - диаграмма, геометрически усредняющая производительность (в МБ/с) протестированных накопителей по всем 26 паттернам тестов PCMark05 (5 паттернов), PCMark Vantage x86 (7 паттернов), Intel NAS Performance Toolkit (12 паттернов) и чтения/записи крупных файлов в ATTO Disk Benchmark (2 паттерна). Смотрите и размышляйте. ;)

Если Вы заинтересовались этой статьей, то Вы, по-видимому, столкнулись или предполагаете вскоре столкнуться с одной из ниже перечисленных проблем на Вашем компьютере:

- явно не хватает физического объема винчестера, как единого логического диска. Наиболее часто эта проблема возникает при работе с файлами большого объема (видео, графика, базы данных);
- явно не хватает производительности винчестера. Наиболее часто эта проблема возникает при работе с системами нелинейного видео монтажа или при одновременном обращении к файлам на винчестере большого количества пользователей;
- явно не хватает надежности винчестера. Наиболее часто эта проблема возникает при необходимости работать с данными, которые ни в коем случае нельзя потерять или которые должны быть всегда доступны для пользователя. Печальный опыт показывает, что даже самая надежная техника иногда ломается и, как правило, в самый не подходящий момент.

Решить эти и некоторые другие проблемы может создание на Вашем компьютере RAID-системы.

Что такое «RAID»?

В 1987 году Паттерсон (Patterson), Гибсон (Gibson) и Катц (Katz) из калифорнийского университета Беркли опубликовали статью «Корпус для избыточных массивов из дешевых дисководов (RAID)» (A Case for Redundant Arrays of Inexpensive Disks (RAID)). В этой статье описывались разные типы дисковых массивов, обозначаемых сокращением RAID - Redundant Array of Independent (или Inexpensive) Disks (избыточный массив независимых (или недорогих) дисководов). В основу RAID положена следующая идея: объединяя в массив несколько небольших и/или дешевых дисководов, можно получить систему, превосходящую по объему, скорости работы и надежности самые дорогие дисководы. Вдобавок ко всему такая система с точки зрения компьютера выглядит как один единственный дисковод.
Известно, что среднее время наработки на отказ массива дисководов равно среднему времени наработки на отказ одиночного дисковода, деленному на число дисководов в массиве. Вследствие этого среднее время наработки на отказ массива оказывается слишком малым для многих приложений. Однако дисковый массив можно несколькими способами сделать устойчивым к отказу одного дисковода.

В вышеупомянутой статье было определено пять типов (уровней) дисковых массивов: RAID-1, RAID-2, ..., RAID-5. Каждый тип обеспечивал устойчивость на отказ, а также различные преимущества по сравнению с одиночным дисководом. Наряду с этими пятью типами популярность приобрел также дисковый массив RAID-0, НЕ обладающий избыточностью.

Какие существуют уровни RAID и какой из них выбрать?

RAID-0 . Обычно определяется как НЕ избыточная группа дисководов без контроля четности. RAID-0 по способу размещения информации по дисководам, входящим в массив, иногда называется "Striping" ("полосатый" или "тельняшка"):

Так как RAID-0 не обладает избыточностью, авария одного дисковода приводит к аварии всего массива. С другой стороны RAID-0 обеспечивает максимальную скорость обмена и эффективность использования объема дисководов. Поскольку для RAID-0 не требуются сложные математические или логические вычисления, затраты на его реализацию минимальны.

Область применения: аудио- и видео приложения требующие высокой скорости непрерывной передачи данных, которую не может обеспечить одиночный дисковод. Например, исследования, проведенные фирмой Mylex, с целью определить оптимальную конфигурацию дисковой системы для станции нелинейного видео монтажа показывают, что, по сравнению с одним дисководом, массив RAID-0 из двух дисководов дает прирост скорости записи/чтения на 96%, из трех дисководов - на 143% (по данным теста Miro VIDEO EXPERT Benchmark).
Минимальное количество дисководов в массиве "RAID-0" - 2шт.

RAID-1 . Более известен как "Mirroring" ("Зеркалирование") - это пара дисководов, содержащих одинаковую информацию и составляющих один логический диск:

Запись производится на оба дисковода в каждой паре. Тем не менее, дисководы, входящие в пару, могут совершать одновременные операции чтения. Таким образом «зеркалирование» может удваивать скорость чтения, но скорость записи остается неизменной. RAID-1 обладает 100% избыточностью и авария одного дисковода не приводит к аварии всего массива - контроллер просто переключает операции чтения/записи на оставшийся дисковод.
RAID-1 обеспечивает наивысшую скорость работы среди всех типов избыточных массивов (RAID-1 - RAID-5), особенно в многопользовательском окружении, но наихудшее использование дискового пространства. Поскольку для RAID-1 не требуются сложные математические или логические вычисления, затраты на его реализацию минимальны.
Минимальное количество дисководов в массиве "RAID-1" - 2шт.
Для увеличения скорости записи и обеспечения надежности хранения данных несколько массивов RAID-1 можно, в свою очередь, объединить в RAID-0. Такая конфигурация называется «двухуровневый» RAID или RAID-10 (RAID 0+1):

Минимальное количество дисководов в массиве "RAID 0+1" - 4шт.
Область применения: дешевые массивы, в которых главное - надежность хранения данных.

RAID-2 . Распределяет данные по страйпам размером в сектор по группе дисководов. Некоторые дисководы выделяются для хранения ECC (код коррекции ошибок). Так как большинство дисководов по умолчанию хранят коды с ECC для каждого сектора, RAID-2 не дает особых преимуществ по сравнению с RAID-3 и, поэтому, практически не применяется.

RAID-3 . Как и в случае с RAID-2 данные распределяются по страйпам размером в один сектор, а один из дисководов массива отводится для хранения информации о четности:

RAID-3 полагается на коды с ECC, хранящиеся в каждом секторе для обнаружения ошибок. В случае отказа одного из дисководов восстановление хранившейся на нем информации возможно с помощью вычисления исключающего ИЛИ (XOR) по информации на оставшихся дисководах. Каждая запись обычно распределена по всем дисководам и поэтому этот тип массива хорош для работы в приложениях с интенсивным обменом с дисковой подсистемой. Так как каждая операция ввода-вывода обращается ко всем дисководам массива, RAID-3 не может одновременно выполнять несколько операций. Поэтому RAID-3 хорош для однопользовательского однозадачного окружения с длинными записями. Для работы с короткими записями требуется синхронизация вращения дисководов, так как иначе неизбежно уменьшение скорости обмена. Применяется редко, т.к. проигрывает RAID-5 по использованию дискового пространства. Реализация требует значительных затрат.
Минимальное количество дисководов в массиве "RAID-3" - 3шт.

RAID-4 . RAID-4 идентичен RAID-3 за исключением того, что размер страйпов много больше одного сектора. В этом случае чтение осуществляется с одного дисковода (не считая дисковода, хранящего информацию о четности), поэтому возможно одновременное выполнение нескольких операций чтения. Тем не менее, так как каждая операция записи должна обновить содержимое дисковода четности, одновременное выполнение нескольких операций записи невозможно. Этот тип массива не имеет заметных преимуществ перед массивом типа RAID-5.
RAID-5. Этот тип массива иногда называется «массив с вращающейся четностью». Данный тип массива успешно преодолевает присущий RAID-4 недостаток - невозможность одновременного выполнения нескольких операций записи. В этом массиве, как и в RAID-4, используются страйпы большого размера, но, в отличие от RAID-4, информация о четности хранится не на одном дисководе, а на всех дисководах по очереди:

Операции записи обращаются к одному дисководу с данными и к другому дисководу с информацией о четности. Так как информация о четности для разных страйпов хранится на разных дисководах выполнение нескольких одновременных операций записи невозможно только в тех редких случаях, когда либо страйпы с данными, либо страйпы с информацией о четности находятся на одном и том же дисководе. Чем больше дисководов в массиве, тем реже совпадает местоположение страйпов информации и четности.
Область применения: надежные массивы большого объема. Реализация требует значительных затрат.
Минимальное количество дисководов в массиве "RAID-5" - 3шт.

RAID-1 или RAID-5?
RAID-5 по сравнению с RAID-1 более экономно использует дисковое пространство, так как в нем для избыточности хранится не «копия» информации, а контрольное число. В результате в RAID-5 можно объединить любое количество дисководов, из которых только один будет содержать избыточную информацию.
Но более высокая эффективность использования дискового пространства достигается за счет более низкой скорости обмена информацией. Во время записи информации в RAID-5 надо каждый раз обновлять информацию о четности. Для этого надо определить, какие именно биты четности изменились. Сначала считывается подлежащая обновлению старая информация. Затем эта информация перемножается по XOR с новой информацией. Результат этой операции - битовая маска, в которой каждый бит =1 означает, что в информации о четности в соответствующей позиции надо заменить значение. Затем обновленная информация о четности записывается на соответствующее место. Следовательно, на каждое требование программы записать информацию, RAID-5 совершает два чтения, две записи и две операции XOR.
За то, что более эффективно используется дисковое пространство (вместо копии данных хранится блок четности) приходится платить: на генерацию и запись информации о четности уходит добавочное время. Это означает, что скорость записи на RAID-5 ниже, чем на RAID-1 в соотношении 3:5 или даже 1:3 (т.е. скорость записи на RAID-5 составляет от 3/5 до 1/3 от скорости записи RAID-1). Из-за этого RAID-5 бессмысленно создавать в программном варианте. Их также нельзя рекомендовать в тех случаях, когда именно скорость записи имеет решающее значение.

Какой выбрать способ реализации RAID - программный или аппаратный?

Прочитав описание различных уровней RAID можно заметить, что нигде не упоминаются какие-либо специфические требования к аппаратуре, которая необходима для реализации RAID. Из чего можно сделать вывод, что все, что нужно для реализации RAID - подключить необходимое количество дисководов к имеющемуся в компьютере контроллеру и установить на компьютер специальное программное обеспечение. Это верно, но не совсем!
Действительно, существует возможность программной реализации RAID. Примером может служить ОС Microsoft Windows NT 4.0 Server, в которой возможна программная реализация RAID-0, -1 и даже RAID-5 (Microsoft Windows NT 4.0 Workstation обеспечивает только RAID-0 и RAID-1). Однако данное решение следует рассматривать, как крайне упрощенное, не позволяющее полностью реализовать возможности RAID-массива. Достаточно отметить, что при программной реализации RAID вся нагрузка по размещению информации на дисководах, вычислению контрольных кодов и т.д. ложится на центральный процессор, что естественно, не увеличивает производительности и надежности системы. По тем же причинам, здесь практически отсутствуют какие-либо сервисные функции и все операции по замене неисправного дисковода, добавления нового дисковода, изменения уровня RAID и т. п. производятся с полной потерей данных и при полном запрете выполнения каких-либо других операций. Единственное достоинство программной реализации RAID - минимальная стоимость.

- специализированный контроллер освобождает центральный процессор от основных операций с RAID, причем эффективность контроллера тем более заметна, чем выше уровень сложности RAID;
- контроллеры, как правило, снабжены драйверами, позволяющими создать RAID практически для любой популярной ОС;
- встроенный BIOS контроллера и прилагаемые к нему программы управления позволяют администратору системы легко подключать, отключать или заменять дисководы, входящие в RAID, создавать несколько RAID-массивов, причем даже разных уровней, контролировать состояние дискового массива и т.д. У «продвинутых» контроллеров эти операции можно производить «на лету», т.е. не выключая системный блок. Многие операции могут быть выполнены в «фоновом режиме», т.е. не прерывая текущую работу и даже дистанционно, т.е. с любого (конечно при наличии доступа) рабочего места;
- контроллеры могут оснащаться буферной памятью («кэш»), в которой запоминаются несколько последних блоков данных, что, при частом обращении к одним и тем же файлам, позволяет значительно увеличить быстродействие дисковой системы.

Недостатком аппаратной реализации RAID является относительно высокая стоимость RAID-контроллеров. Однако, с одной стороны, за все (надежность, быстродействие, сервис) надо платить. С другой стороны, в последнее время, с развитием микропроцессорной техники, стоимость RAID-контоллеров (особенно младших моделей) стала резко падать и стала сравнимой со стоимостью обыкновенных дисковых контроллеров, что позволяет устанавливать RAID-системы не только в дорогие мэйнфреймы, но и в сервера начального уровня и даже в рабочие станции.

Как выбрать модель RAID-контроллера?

Можно выделить несколько типов RAID-контроллеров в зависимости от их функциональных возможностей, конструктивному исполнению и стоимости:
1. Контроллеры дисковода с функциями RAID.
По сути, это обыкновенный дисковый контроллер, который благодаря специальной прошивке BIOS позволяет объединять дисководы в RAID-массив, как правило, уровня 0, 1 или 0+1.

Ultra (Ultra Wide) SCSI контроллер фирмы Mylex KT930RF (KT950RF).
Внешне данный контроллер ни чем не отличается от обыкновенного SCSI-контроллера. Вся "специализация" находится в BIOS, который как бы разделен на две части - «Конфигурация SCSI» / «Конфигурация RAID». Несмотря на невысокую стоимость (менее $200) данный контроллер обладает неплохим набором функций:

- объединение до 8-и дисководов в RAID 0, 1или 0+1;
- поддержка Hot Spare для замены "на лету" вышедшего из строя дисковода;
- возможность автоматической (без вмешательства оператора) замены неисправного дисковода;
- автоматический контроль целостности и идентичности (для RAID-1) данных;
- наличие пароля для доступа в BIOS;
- программа RAIDPlus представляющая информацию о состоянии дисководов в RAID;
- драйвера для DOS, Windows 95, NT 3.5x, 4.0