RAID-массив: уровни 0, 1, 5, 6, 10 и сколько нужно дисков

RAID-массив объединяет несколько дисков в один логический том. Смотря по уровню, это даёт защиту от отказа диска, скорость или и то и другое. Ниже — чем отличаются уровни RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50 и 60, сколько дисков нужно для каждого, какой выбрать под базы данных, файловое хранилище и видеоархив и как собрать массив. Посчитать объём под свои диски можно в калькуляторе RAID.

Уровни RAID в одной таблице

«Операций на одну запись» — сколько обращений к дискам нужно, чтобы записать один блок случайной записью. Это главная причина, почему RAID 5 и RAID 6 на HDD медленно пишут мелкими блоками, а RAID 10 — быстро.

RAID 0, 1 и 10

• RAID 0 — данные чередуются по дискам: объём и скорость складываются, но отказ любого диска уничтожает весь массив. Подходит только для временных данных: кэш рендера, scratch-диск, тестовые стенды.
• RAID 1 — зеркало из двух дисков: полезный объём — один диск, массив работает, пока жив хотя бы один. Классика для системного раздела сервера, контроллера домена, небольших баз.
• RAID 10 — несколько зеркал, по которым данные чередуются. Нужно минимум 4 диска и чётное число. Из 4 дисков по 4 ТБ получится 8 ТБ. Лучший выбор для 1С, СУБД и виртуальных машин на HDD: быстрая случайная запись и короткое перестроение (копируется только один диск-зеркало).

RAID 5: сколько дисков и когда он опасен

В RAID 5 к данным добавляется контрольная сумма (чётность), распределённая по всем дискам. Минимум — 3 диска, полезный объём — все, кроме одного: 4 диска по 4 ТБ дадут 12 ТБ. Массив переживает отказ одного диска.

Слабое место — перестроение. Чтобы восстановить отказавший диск, контроллер читает все остальные целиком. У десктопных HDD паспортная частота неисправимой ошибки чтения — 1 на 10¹⁴ бит (примерно раз на 12,5 ТБ прочитанного), у серверных — 1 на 10¹⁵. Массив RAID 5 из шести дисков по 12 ТБ при перестроении читает 60 ТБ — на десктопных дисках сбойный сектор почти неизбежен, и восстановление может сорваться. Поэтому:

• RAID 5 — для SSD и для HDD объёмом до 8–10 ТБ, 3–8 дисков в массиве;
• на дисках больше 8–10 ТБ — RAID 6 или RAID 10;
• диски — только серверного класса (Enterprise, NAS), с TLER/ERC: десктопный диск, наткнувшись на плохой сектор, «думает» десятки секунд, и контроллер выбрасывает его из массива.

RAID 6, 50 и 60 — для больших массивов

RAID 6 хранит две независимые контрольные суммы и переживает отказ двух любых дисков — в том числе отказ второго диска во время перестроения после первого. Минимум 4 диска, полезный объём — все, кроме двух: 8 дисков по 16 ТБ дадут 96 ТБ. Это стандарт для файловых хранилищ, архива видеонаблюдения и резервных копий.

RAID 50 и RAID 60 — несколько групп RAID 5 или RAID 6, объединённых чередованием. Они быстрее перестраиваются (затронута только одна группа) и быстрее пишут, чем один большой RAID 6, ценой ещё одного-двух дисков на каждую группу. Их берут на 12–24 диска и больше: например, 24 диска как RAID 60 из двух групп по 12.

RAID 5 или RAID 10, RAID 5 или RAID 6

Горячий резерв

Диск горячей замены (hot spare) стоит в массиве без данных и подключается автоматически, как только один из дисков отказал: перестроение начинается сразу, не дожидаясь, пока кто-то приедет и поменяет диск. Разумно — один hot spare от 12 дисков, два — от 24.

Аппаратный, программный и ZFS

• Аппаратный RAID-контроллер (Broadcom MegaRAID, Adaptec SmartRAID) считает чётность сам и имеет кэш. Режим write-back ускоряет запись, но безопасен только с защитой кэша — батареей или конденсатором (BBU, CacheVault); без них контроллер переходит в медленный write-through.
• Программный RAID — mdadm в Linux, Storage Spaces или «Управление дисками» в Windows Server. Не требует контроллера, нагрузка на процессор у современных серверов незаметна, массив переносится на другой сервер вместе с дисками.
• ZFS (TrueNAS, Proxmox) строит свои массивы RAID-Z1/Z2/Z3 и сама проверяет целостность данных. Ей нужен доступ к дискам напрямую — через HBA (контроллер без RAID или RAID-контроллер в режиме HBA/JBOD), а не через аппаратный массив.
• NVMe в RAID собирают ключом Intel VROC (Standard — RAID 0, 1, 10; Premium — ещё RAID 5), трёхрежимными (Tri-Mode) контроллерами Broadcom 9500/9600 или программно.

Как создать RAID-массив

1. Посчитать объём под нужный уровень и диски — в калькуляторе RAID; заложить hot spare.
2. Аппаратный контроллер: при загрузке войти в настройки контроллера (в UEFI-меню платы или утилитой контроллера, например StorCLI у Broadcom), выбрать диски, уровень, размер блока (strip size: 64–256 КБ — для баз, 256 КБ–1 МБ — для больших файлов), политику кэша, инициализировать.
3. Linux: mdadm --create /dev/md0 --level=6 --raid-devices=6 /dev/sd[b-g], затем файловая система и запись массива в mdadm.conf.
4. Windows Server: зеркало и чередование — в «Управлении дисками»; чётность и многоуровневое хранение — в Storage Spaces.
5. Включить мониторинг: уведомления контроллера на почту или через IPMI, проверку целостности (patrol read, consistency check) раз в неделю-месяц.

RAID — не резервная копия

Массив спасает от отказа диска, но не от удалённого файла, ошибки администратора, шифровальщика, пожара или сбоя самого контроллера. Копии данных нужны отдельно — на другом сервере или в другом здании, по правилу 3-2-1: три копии, на двух разных носителях, одна — вне офиса. Под это есть готовый сервер резервного копирования.

Собрать сервер под массив

В конфигураторе можно собрать сервер с нужным числом отсеков, RAID-контроллером и дисками — он проверит совместимость и сразу покажет цену. Готовые варианты: файловый сервер, сервер для баз данных, сервер для видеонаблюдения. Комплектующие: RAID-контроллеры и HBA, жёсткие диски, SSD 2,5″ и U.2, SSD M.2. Наши тесты массивов на трёхрежимном контроллере — «Производительность RAID-массивов на базе Tri-Mode контроллера». Вопросы — +7 (495) 223-13-47.

Читайте также

• Серверная оперативная память: ECC, RDIMM, LRDIMM
• Серверный процессор: Intel Xeon или AMD EPYC
• IPMI: что это и как настроить на Supermicro
• Лицензии Windows Server