Как резервно копировать RAID

С развитием информационных технологий и ростом спроса на хранилища технология RAID получила широкое применение в современных вычислительных средах. Он предлагает такие преимущества, как защита данных, повышение производительности, расширение емкости и гибкое управление, что делает его важным инструментом для многих организаций и предприятий при создании надежных решений хранения данных.

Что такое RAID?

В 1988 году Калифорнийский университет в Беркли впервые предложил и определил концепцию RAID (избыточный массив недорогих дисков). Его основная идея состоит в том, чтобы органично объединить несколько дисков меньшей емкости и относительно недорогих дисков для достижения емкости, производительности и надежности, сравнимых с дорогими дисками большой емкости, при более низкой цене.

Поскольку стоимость и цены на диски продолжали снижаться, термин «недорогой» стал бессмысленным, поскольку RAID мог использовать большинство дисков. Поэтому Консультативный совет RAID (RAB) решил заменить слово «недорогой» на «независимый», и RAID стал называться Redundant Array of Independent Disks, что означает массив, состоящий из независимых дисков с возможностями резервирования.

Технология RAID объединяет несколько дисковых устройств в более крупный и безопасный дисковый массив. Он делит данные на сегменты и сохраняет их на разных физических дисковых устройствах. Использование методов распределенного чтения и записи повышает общую производительность дискового массива. Кроме того, он синхронизирует несколько копий важных данных на разных физических дисковых устройствах, обеспечивая отличную избыточность данных и эффект резервного копирования.

В RAID используются три основных метода — чередование данных, зеркалирование и контроль четности данных — для достижения высокой производительности, надежности, отказоустойчивости и масштабируемости. В зависимости от стратегий и архитектур, основанных на трех методах, RAID можно разделить на разные уровни для удовлетворения требований различных приложений обработки данных.

В настоящее время существует как минимум дюжина решений для дисковых массивов RAID. Учитывая стоимость и технические аспекты, обычно необходимо сбалансировать надежность данных и производительность чтения/записи с учетом различных потребностей и разработать разные решения для удовлетворения конкретных требований. Ниже приведены сведения о нескольких часто используемых схемах RAID.

Часто используемые схемы RAID

RAID 0:  RAID 0, также известный как Stripe или Striping, обеспечивает самую высокую производительность хранилища среди всех уровней RAID. Принцип повышения производительности хранилища в RAID 0 заключается в распределении последовательных данных по нескольким дискам для доступа. Таким образом, когда система получает запросы данных, они могут выполняться параллельно на нескольких дисках, причем каждый диск обрабатывает свою часть запросов данных. Эта параллельная операция с данными полностью использует полосу пропускания шины, значительно повышая общую производительность доступа к диску.

Преимущества RAID 0 включают низкую стоимость, улучшенную производительность и пропускную способность всего дискового массива, повышенную скорость чтения/записи и отсутствие потери общей емкости диска. Он превосходно справляется с быстрой обработкой больших файлов. Однако недостатком является то, что при выходе из строя любого диска в массиве все данные становятся невосстановимыми.

RAID 1:  RAID 1, также известный как зеркалирование диска, работает путем зеркалирования данных с одного диска на другой. Другими словами, когда данные записываются на один диск, одновременно создается зеркальная копия на другом простаивающем диске. Такой подход максимизирует надежность и возможность восстановления системы без ущерба для производительности. Пока хотя бы один диск из любой зеркальной пары в системе остается работоспособным, система может работать нормально, даже если на половине дисков возникают проблемы.

К преимуществам RAID 1 относится удвоенная производительность чтения, обеспечивающая избыточность данных. Если один диск выйдет из строя и данные будут утеряны, их можно будет восстановить с другого диска. Однако недостатками являются низкое использование диска, более высокая стоимость и повышенная нагрузка на контроллер диска.

RAID 5: RAID 5 не создает резервные копии хранящихся данных. Вместо этого он сохраняет данные и соответствующую информацию о четности на дисках, составляющих RAID 5, особенно на разных дисках. Когда данные на одном диске RAID 5 повреждаются, оставшиеся данные и соответствующая информация о четности используются для восстановления поврежденных данных.

К преимуществам RAID 5 относятся эффективный коллективный доступ к данным блочным способом, наличие механизма контрольной суммы и высокая эффективность использования пространства. Однако недостатком является то, что чем больше дисков задействовано в RAID 5, тем ниже производительность безопасности, что делает его более склонным к потере данных. Если два последовательных диска выйдут из строя, данные невозможно будет восстановить. Кроме того, RAID 5 демонстрирует высокую эффективность чтения, но среднюю эффективность записи.

RAID 10:  также известный как RAID 1 + RAID 0, это конфигурация с «зеркальным чередованием», что означает, что данные распределяются по двум зеркальным массивам. Чередование происходит между массивами, а зеркалирование происходит внутри одного и того же массива. Сочетание этих двух методов ускоряет процесс восстановления. Количество дисков в массиве RAID 10 должно быть кратно четырем.

К преимуществам RAID 10 относятся высокая скорость и низкая отказоустойчивость. Однако у него есть недостатки: высокая стоимость и плохая масштабируемость.

Преимущества RAID

Улучшенная скорость передачи данных:  RAID значительно повышает пропускную способность системы хранения данных за счет одновременного хранения и доступа к данным на нескольких дисках. В RAID несколько дисков могут передавать данные одновременно, образуя один логический диск. В результате RAID может достигать скорости в несколько или даже сотни раз быстрее, чем один диск.

Отказоустойчивость за счет проверки данных.  Обычные дисковые накопители не имеют встроенной отказоустойчивости, за исключением кодов CRC (циклической проверки избыточности), записанных на диске. Отказоустойчивость RAID основана на аппаратной отказоустойчивости каждого диска, обеспечивая более высокий уровень безопасности. Многие режимы RAID включают комплексные меры для взаимной проверки и восстановления, включая прямое зеркалирование резервных копий. Это значительно повышает отказоустойчивость RAID-систем, а также повышает стабильность и резервирование системы.

RAID не является резервным копированием

RAID и резервное копирование — это существенно разные понятия, или можно сказать, что это даже не одно и то же понятие. RAID можно рассматривать как форму отказоустойчивости. Резервное копирование и отказоустойчивость — это разные понятия. Резервное копирование позволяет восстанавливать данные после возникновения катастрофы, а отказоустойчивость снижает вероятность катастрофы.

Вы можете думать об отказоустойчивости как о возведении ограждения на краю обрыва, а резервное копирование – это обустройство больницы у подножия обрыва. И ограждение, и больница желательны, но это совершенно разные приложения.

Хотя RAID записывает данные на два диска одновременно, это не является резервной копией. Если ваша операционная система или программное обеспечение (за исключением сбоя диска) удаляет ваши данные, операция удаления будет отправлена ​​на оба диска и одновременно сотрет данные на обоих дисках. 

Например, в простом сценарии, если кто-то выполняет операцию «удаления таблиц» в базе данных, никакой режим RAID не сможет эффективно защитить ваши данные. Однако резервное копирование предполагает создание копии данных, ее хранение в другом месте и отделение ее от исходных данных по пространству и времени. Если ваши резервные данные не будут удалены намеренно, они не будут повреждены. Короче говоря, даже если вы используете RAID, вам все равно необходимо использовать эффективное программное обеспечение для резервного копирования, чтобы защитить ваши данные от вреда.

Резервное копирование важных данных с помощью решения Vinchin

Vinchin Backup & Recovery  — это профессиональное решение, которое поддерживает резервное копирование данных виртуальных машин, таких как VMware vSphere, Hyper-V, XenServer, XCP-ng, oVirt, RHV, OpenStack и т. д., а также других данных, таких как база данных, NAS, файловый сервер и т. д.