Стаття також доступна російською (перейти до перегляду).

Зміст:

• Що таке RAID та навіщо він потрібен
• Базові принципи роботи
• Основні рівні RAID
• Порівняльна таблиця
• RAID ≠ Backup
• Який RAID обрати
• Software vs Hardware RAID
• Практика / Реальний досвід
• Практичне рішення від FREEhost.UA

Забезпечення збереження інформації на сервері є одним з основних пріоритетів для будь-якого проекту. Для цього використовується ряд стратегій, основні з яких – RAID-масиви та системи резервування даних або backup. Кожен з підходів має свої особливості в застосуванні та призначення. Розглянемо їх більш детально, щоб потім легше було визначитися з вибором методу захисту даних свого проекту.  

Що таке RAID та навіщо він потрібен

RAID (Redundant Array of Independent Disks) – це технологія, яка здатна підвищити рівень надійності дискової системи та покращити доступність даних за рахунок надлишковості та способу їх організації. Фізично це реалізується за допомогою набору HDD або SSD дисків, об’єднаних в один логічний диск.

Конфігурація RAID може бути різною в залежності від обраного рівня (0, 1, 4, 5, 6, 10), котрий визначає схему організації даних. Відповідно, рівень надлишковості даних, продуктивність роботи дискової системи та її ємність також будуть різними.

Використання RAID не дає гарантії збереження даних у критичній ситуації, а лише підвищує рівень відмовостійкості дискової підсистеми, наприклад, у випадку збоїв. Усі інші «катаклізми» – випадкове видалення файлів, вірус, цілеспрямована атака на сервер – можуть стати причиною безповоротної втрати інформації, і RAID тут не допоможе, оскільки не захищає дані на рівні тому. Тому наявність рейду не відміняє обов’язкові резервні копії.

Базові принципи роботи

Всі можливі варіанти конфігурації RAID-масиву утворюються шляхом комбінування методів організації даних: striping, mirroring та parity.

Striping – визначає спосіб збереження за принципом смугастої (striping) лінії – перший блок даних зберігається на одному носії, другий на іншому і т. д. Це дозволяє розподілити дані по декільком носіям та отримати виграш у продуктивності за рахунок перекриття операцій вводу/виводу (I/O), котрі будуть виконуватися одночасно для різних носіїв. Умова – наявність мінімум двох дисків.

Mirroring – забезпечує дзеркалювання записаної інформації. При використанні методу інформація дублюється мінімум на двох дисках, котрі є обов’язковими. Дає можливість забезпечити необхідний рівень надлишковості даних.

Основні рівні RAID

Розглянемо основні рівні RAID та їх конфігурацію.

RAID 0. Інформація зберігається мінімум на двох носіях за методом striping.

Переваги – найвищий рівень продуктивності, оскільки запис та зчитування даних можуть відбуватися одночасно на всіх дисках.  

Недоліки – відсутня надлишковість даних, що не дозволяє їх відновити у випадку збою одного з носіїв.

Застосування – для додатків, котрі вимагають високий рівень продуктивності без наявності критичних даних.  

RAID 1. Інформація зберігається мінімум на двох носіях за методом mirroring.

Переваги – високий рівень продуктивності при зчитуванні інформації; високий рівень надлишковості, що дозволяє продовжити роботу при виході з ладу одного диску.

Недоліки – робоча ємність буде в два рази менша за загальну ємність всіх дисків масиву.

Застосування – файлові сервери або сервери баз даних для малого бізнесу, де важливі високі рівні надлишковості та доступності даних.

RAID 5. Інформація зберігається мінімум на трьох носіях із комбінуванням методів striping та parity.

Переваги – високий рівень продуктивності при зчитуванні інформації та помірний при запису; високий рівень надлишковості, що дозволяє зберегти дані при виході з ладу одного диску. 

Недоліки – робоча ємність менша за загальну з-за необхідності виділення одного носія для запису значень парності parity.

Застосування – для середовищ із високими вимогами до ємності сховища та надлишковості даних –  NAS-сховища, файлові сервери тощо.

RAID 6 –  вдосконалений варіант RAID 5, у котрому підтримуєтьсяподвійна парність. 

Переваги – високий рівень надійності.

Недоліки – зменшена швидкість запису; втрата робочої ємності порівняно із RAID 5.

Застосування – для середовищ із великими дисковими масивами та тривалим часом відновлення: сховища корпоративного рівня з інтенсивним зчитуванням даних, архівні сховища тощо.

RAID 10. Інформація зберігається мінімум на чотирьох носіях із комбінуванням методів striping та mirroring. Це стандарт для production.

Переваги – найвищі значення продуктивності роботи при запису та зчитуванні даних; найвищі значення надлишковості, що дозволяє витримати множинні відмови дисків, якщо вони не в одній парі.

Недоліки – робоча ємність дисків в два рази менша за загальну за рахунок дзеркалювання.

Застосування – критично важливі сервери додатків, платформи віртуалізації та інші середовища, для яких важливі надлишковість та швидкість роботи.

Порівняльна таблиця

У Таблиці 1 наведені результати порівняння RAID рівнів. 

Таблиця 1. Порівняльна характеристика рівнів RAIDза основними параметрами.

RAID ≠ Backup

Системи резервного копіювання (backup) та RAID-масиви – принципово різні  інструменти для захисту даних. Кожен з них виконує це завдання по своєму, вносячи свій вклад у «загальну справу» захисту даних.

Основна мета застосування RAID – забезпечити стабільність роботи дискової підсистеми та підвищити її продуктивність.

Резервування застосовується для захисту даних від будь-яких загроз – апаратні збої, помилки програм або користувачів, зовнішні катаклізми тощо. І тому воно є більш універсальним засобом захисту порівняно із RAID, оскільки охоплює всі напрямки появи загроз, як зсередини, так і ззовні.

Для оцінки ефективності роботи обох інструментів можна скористатися цільовими показниками або метриками часу відновлення RTO (Recovery Time Objectives) та точки відновлення RPO (Recovery Point Objectives), формально застосувавши їх до обох інструментів. Перший параметр визначає максимально допустимийчас для відновлення даних після збою. Другий вказує на максимально допустимий об’єм втрат даних у часі.

Практика довела, що для RAID-масиву значення RTO зазвичай мінімальне, оскільки одразу після збою можна майже без затримки продовжити працювати з даними, наприклад, швидко переключитися на дзеркальний диск (легка доступність). У той же час, значення параметру RPO може бути доволі значним, наприклад, у випадку, якщо невдовзі перед збоєм дані видалялися або редагувалися. І тому відновити їх буде неможливо. 

Для бекапів значення обох параметрів є керованими, оскільки все залежить від налаштувань, і тому можна легко досягти тих показників, котрі потрібні для швидкого відновлення даних із мінімальними втратами.

Розглянемо дієздатність кожного з інструментів на практичних прикладах.

Ситуація перша – Випадково користувач видалив файли. RAID тут не допоможе, оскільки не захищає дані на рівні тому. Але можна скористатися бекапом та відновити останню збережену копію.

Ситуація друга – Активізувавсявірус / ransomware, після чого дані були втрачені. Тут також найліпше зможе допомогти відновлення даних з резервної копії.

Ситуація третя – З вини Адміністратора дискова система сервера вийшла з ладу разом із RAID-масивом (переплутані дроти живлення). Рішенням буде повна заміна всіх дисків та відновлення даних з бекапу на хмарі.

Ситуація четверта – В результаті пожежі сервер був повністю виведений з ладу. Тут зможе допомогти лише бекап на хмарі, як і у попередньому випадку.

Таким чином, можна зробити висновок, що на відміну від бекапів, RAID не захищає від втрати даних.

Якщо ви хочете детальніше розібратися, як правильно організувати захист даних та резервне копіювання, рекомендуємо прочитати: Основи резервного копіювання: захист даних .

Який RAID обрати

Наведемо ряд рекомендацій для обрання потрібного рівню RAID в залежності від типу проекту / обчислювальної системи:

Http-сервер → RAID 10
Сервер баз даних → RAID 10
Платформи віртуалізації → RAID 10
Файловий сервер → RAID 1
NAS-сховище → RAID 6
Тимчасові некритичні дані → RAID 0

Software vs Hardware RAID

RAID-масив може бути реалізований як на рівні операційної системи (ОС), так і на апаратному рівні. У першому випадку функціональність дискового масиву забезпечується ядром ОС або спеціалізованими додатками із використанням обчислювальних ресурсів ЦП хост-системи. У другому випадку функціональність масиву забезпечується автономними RAID-контроллерами із власними кеш-пам’яттю та спеціалізованим ПЗ. Це дозволяє апаратним RAID-пристроям бути повністю автономними. Відповідно, переваги та недоліки обох видів масивів обумовлюються їх будовою.

ZFS — це не лише аналог програмного RAID, а повноцінна файлова система з вбудованим менеджером томів. Вона використовує механізм RAID-Z для забезпечення відмовостійкості, який за принципом подібний до RAID 5, але має важливі відмінності: динамічну ширину смуг, відсутність проблеми write hole та використання copy-on-write.

Додаткові можливості, такі як контроль цілісності даних (checksums), self-healing та snapshots, реалізовані на рівні самої файлової системи ZFS, а не RAID-Z.

У Таблиці 2 наведена порівняльна характеристика найбільш поширених видів RAID-масивів.

Таблиця 2. Порівняльна характеристика різних видів RAID-масивів.

Практика / Реальний досвід

Рішення про обрання того чи іншого RAID повинно прийматися на підставі вимог до основних показників проекту – продуктивність, надійність, рівень захисту, бюджет тощо. Наприклад, для дата-центрів на перший план виходить надійність, котра визначає час безвідмовної роботи пристрою (uptime). І тому їх сервера обладнуються RAID з найкращими значеннями цього параметру, відповідно до Таблиці 1 – RAID 5, 6 (подвійна парність) або 10.

В інфраструктурі дата-центру FREEhost.UA ми використовуємо різні підходи до зберігання даних залежно від задач.

Для послуг віртуального хостингу ми обрали ZFS, оскільки вона поєднує механізми відмовостійкості, контроль цілісності даних та зручну роботу зі снапшотами і пулами. Це дозволяє забезпечити високу надійність і гнучкість при роботі з великою кількістю акаунтів.

Для простіших систем, таких як виділені сервери, часто використовується класичне дзеркало (RAID 1) — як на базі програмного RAID (mdadm), так і апаратних RAID-контролерів. Такий підхід є простим, передбачуваним і достатнім для більшості задач.

Для VPS-послуг ми використовуємо розподілене файлове сховище на базі Ceph. Воно дозволяє масштабувати систему, забезпечувати відмовостійкість на рівні кластера та гнучко керувати ресурсами.     

Підписуйтесь на наш Telegram-канал https://t.me/freehostua, щоб бути в курсі нових корисних матеріалів.

Дивіться наш канал YouTube на https://www.youtube.com/freehostua.

Ми у чомусь помилилися, чи щось пропустили?

Напишіть про це у коментарях, ми з задоволенням відповімо та обговорюємо Ваші зауваження та пропозиції.

Дата: 16.04.2026 Автор: Олександр Ровник #backup#hardware

Голосування 1 2 3 4 5