Бюджетный RAID. Тестируем производительность. RAID и скорость. Пример построения массива на базе ASUS

Что стоит учитывать при выборе уровня RAID

Выбирая уровень RAID для нового массива, следует иметь в виду несколько важных факторов:

Производительность. Не все приложения одинаковы. Некоторые генерируют минимум операций ввода/вывода, другие наоборот, очень активно эксплуатируют дисковые накопители, поэтому уровень RAID должен соответствовать нагрузке.

Емкость. Уровни RAID различаются по количеству чистого пространства, доступного для использования, за вычетом зарезервированного для служебных нужд. Если в конкретном применении важнее всего емкость, это стоит учитывать.

Стоимость. Чем выше емкость и производительность, тем выше стоимость. Правильный выбор уровня RAID позволяет уравновесить цену и производительность.

Доступность. Потребности разных организаций существенно различаются. Некоторые готовы переплатить, чтобы максимально обезопасить себя от простоя, а для других это не так актуально. Уровень RAID нужно выбирать в зависимости от того, насколько важна для компании постоянная доступность системы хранения.

Баланс

Давайте посмотрим, как разные уровни RAID соответствуют каждому из перечисленных критериев. Речь пойдет об относительно распространенных типах RAID.

Обратите внимание: в каждой из категорий два пункта отмечены звездочкой (*) - таким способом я обозначил уровни RAID, лучше всего соответствующие заданному критерию. RAID 0 часто оказывается в числе лучших, но я бы не рекомендовал использовать его в промышленных масштабах.

Производительность

* RAID 0. С точки зрения производительности, RAID 0 намного опережает все остальные типы RAID, потому что не требует записи служебных данных и позволяет объединить все диски в единый высокопроизводительный пул.

* RAID 1/10. В большинстве случаев RAID 10 обеспечивает превосходную производительность, поскольку позволяет считывать данные с нескольких дисков одновременно. Быстродействие снижается только при многочисленных операциях последовательной записи небольших объемов данных. В целом, для обеспечения чистой производительности практически при любых нагрузках RAID 1 и 10 - идеальный выбор. RAID 1 сам по себе - это двухдисковая система, не особенно повышающая производительность, но в крупных массивах она в любом случае практически не используется.

RAID 5/50. Для приложений, создающих большую нагрузку с точки зрения чтения, RAID 5/50 обеспечивает прекрасную производительность. Однако при активной записи необходимость сохранять контрольные суммы приводит к ощутимому снижению быстродействия. При восстановлении данных производительность RAID 5/50 остается на минимальном уровне вплоть до завершения операции.

RAID 6/60. В отличие от других уровней, RAID 6 обеспечивает превосходную скорость чтения, однако производительность при записи у него еще ниже, чем у RAID 5, потому что контрольные суммы рассчитываются в двойном экземпляре. Восстановление данных тоже существенно замедляет работу системы.

Емкость

* RAID 0. Поскольку хранение контрольных сумм и зеркалирование в этой конфигурации не предусмотрены, RAID 0 отличается прекрасной емкостью, позволяя на 100% использовать пространство всех жестких дисков в массиве.

RAID 1/10. Этот уровень RAID предусматривает сохранение зеркальной копии данных, а значит, емкость массива снижается вдвое. Недостаток компенсируется высокой скоростью чтения и записи.

* RAID 5/50. Одна из причин популярности RAID 5 заключается в том, что этот тип RAID расходует минимум пространства на служебные нужды - всего один диск. В случае с RAID 5/50 на это тратится до 33% от общей емкости массива (в трехдисковой конфигурации RAID 5) - в зависимости от того, как созданы тома.

RAID 6/60. Популярность RAID 6 в последнее время постепенно увеличивается, но с точки зрения емкости этот вариант менее выгоден, чем RAID 5. Для хранения контрольных сумм требуются два диска, так что в четырехдисковой конфигурации на это уходит до 50% от общей емкости.

Стоимость

* RAID 0. При высокой емкости и производительности стоимость у RAID 0 минимальная. Высокая скорость и отсутствие необходимости тратить место на сохранение контрольных данных обеспечивают RAID 0 наилучшее соотношение «цена - емкость» и «цена - производительность».

RAID 1/10. С точки зрения емкости, RAID 1/10 стоит чересчур дорого, зато если оценивать производительность, цена оказывается ненамного выше, чем у RAID 0. В этой конфигурации на служебные нужды уходит 50% свободного пространства, зато скорость работы остается очень высокой, поэтому RAID 1/10 пользуется большой популярностью в самых разных применениях.

* RAID 5/50. Этот тип RAID является фактическим стандартом для тех, кому нужен RAID-массив, и неважно, с какими характеристиками. Все RAID-контроллеры поддерживают RAID 5, а издержки с точки зрения емкости на этом уровне не так уж высоки, особенно при наличии большого количества дисков. Однако производительность существенно снижается при активной записи, поэтому с точки зрения скорости записи RAID 5 оказывается дороже RAID 0, 1 и 10.

RAID 6/60. Этот тип RAID невыгоден в обоих отношениях: на служебные нужды уходит до 50% от общей емкости массива, как у RAID 1/10, а производительность при записи оказывается еще ниже, чем у RAID 5.

Доступность

RAID 0. С точки зрения доступности, ноль в названии RAID 0 говорит сам за себя. В общем-то, это даже не RAID-массив - просто скопление дисков (JBOD). При отказе хотя бы одного из дисков в массиве данные будут безвозвратно утеряны. Производительность и емкость у RAID 0 высоки, но сохранность данных этот тип RAID никак не гарантирует.

* RAID 1/10. Поскольку RAID 1/10 предусматривает зеркалирование, с точки зрения надежности это наилучший вариант. Все данные сохраняются сразу на два диска, поэтому в большом массиве можно не опасаться отказа сразу нескольких дисков - лишь бы оставалась одна копия данных.

RAID 5/50. С точки зрения доступности RAID 5 обладает неплохими характеристиками, которых бывает вполне достаточно для большинства организаций. Массив может лишиться одного диска и при этом оставаться функциональным, хотя уже и не безопасным. Если откажет и второй диск, данные будут потеряны. Соответственно, отдельный подмассив RAID 5 в массиве RAID 50 может потерять один диск и при этом оставаться в рабочем состоянии. Теоретически, массив будет работать, даже если в каждом подмассиве откажет по одному диску.

* RAID 6/60. Этот уровень RAID обеспечивает высочайшую доступность, поскольку RAID 6 остается функциональным даже при отказе двух дисков.

Мое мнение

Если вы не можете решить, какой уровень RAID предпочесть, я бы посоветовал использовать RAID 50 в тех случаях, когда емкость важнее производительности (а если основная нагрузка складывается из последовательных операций чтения, производительность у RAID 50 тоже будет на высоте). Для тех, кому высокая скорость чтения/записи случайных и последовательных блоков данных важнее, чем емкость, подойдет RAID 10. Наконец, если главная задача - обеспечить сохранность данных, стоит остановить свой выбор на RAID 6/60.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Тактика выбора сервера.

Отказоустойчивый сервер.

Что такое RAID?

Уровни RAID

Сервер - есть решение задачи. Суть понятия.

Се́рвер (англ. server от англ. to serve — служить) — в информационных технологиях — программный компонент вычислительной системы, выполняющий сервисные функции по запросу клиента , предоставляя ему доступ к определённым ресурсам

Итак, основная задача сервера - исполнять запросы клиентов либо программ. Отсюда следует, что сервер - вещь сугубо утилитарная, предназначенная для выполнения определенной задачи. Выполнение, или решение задачи - является главным свойством сервера. Вот почему - сначала ставиться задача , а затем под неё подбирается сервер .

Сбалансированный сервер. Как найти оптимальный баланс?

Сбалансированный сервер - это та цель, которую преследует интегратор или продавец и заказчик. Заказчику в первую очередь нужно получить сервер, отвечающий его требованиям, которые в свою очередь определяет задача , которую он будет решать. В наших интересах предоставить заказчику сервер максимально соответствующий его требованиям. Такое сотрудничество взаимовыгодно. Клиент получает сервер именно тот, который нужен ему. Не переплачивая за лишнее, и не выбрасывая денег за то, что работать не будет. Мы получаем довольного клиента и репутацию.

Задача же подбора этого оптимального сервера является нетривиальной. Необходимо учитывать множество факторов, о которых заказчик даже не подозревает. Типичный пример - неадекватная оценка заказчиком масштаба задачи или требование сервера по конкретной спецификации, вместо того, чтобы рассказать задачу, которую будет решать сервер. Специалисты STSS ежедневно сталкиваются с самыми различными задачами, и у компании уже накоплен серьезный опыт в построении серверов - вот почему подбор конфигурации сервера - задача профессионала, равно как и ее реализация, т.е. непосредственно само производство.

Тактика выбора сервера.

Тактика выбора сервера заключается в первую очередь в выяснении задач, которые должен будет решать сервер, какой необходим запас производительности, и возможности масштабирования. Далее выясняются требования к отказоустойчивости и наконец ориентировочный бюджет. Если задачи явно превосходят выделенный бюджет, то по возможности производиться корректировка бюджета либо задачи. Важным является предложение масштабируемого решения для растущих потребностей клиента. Это позволяет решать задачу с минимальными как начальными так и последующими вложениями, снижая TCO (Total Cost of Ownership - совокупная стоимость владения).

Придерживаясь вышеизложенной тактики, в сочетании с профессионализмом наших инженеров и менеджеров, клиент получает именно то решение, которое ему необходимо.

Отказоустойчивый сервер.

Как правило сервер обслуживает множество пользователей. Поэтому, сервер в идеале всегда должен быть в рабочем состоянии, чтобы исполнить тот или иной запрос. Если Ваш домашний компьютер перестанет работать, то в конечном итоге от этого пострадаете только Вы. Если же сервер перестанет работать, то пострадают множество клиентов, что может обернуться несоизмеримыми потерями по сравнению со стоимостью самого сервера.

Часто путают понятия «надежность» и «отказоустойчивость».

Надежность - это в первую очередь свойство изделия, характеризующее его способность работать максимально долго без сбоев. Т.е. это скорее характеристика качества самого изделия, его компонентов и т.д.

Отказоустойчивость - это, следуя из самого образования слова - способность противостоять отказам. Иными словами, это способность сохранять работоспособность при отказе каких-либо компонентов системы. В настоящее время отказоустойчивость достигается благодаря избыточности или дублированию критичных или наиболее уязвимых компонентов системы.

Время простоя сервера. Способы сокращения.

Способами повышения отказоустойчивости сервера и как следствие снижения времени простоя является применение таких элементов как: RAID-массивы (дублирование жестких дисков), дублированные блоки питания, дублированная система охлаждения, в ряде случаев - дублирование подсистемы памяти (т.н. зеркалирование модулей памяти).

Если необходимо еще больше повысить отказоустойчивость системы, то говорят уже о построении HA-кластеров (High Availability Clusters - кластеры высокой доступности или готовности). HA-кластер - представляет из себя полностью дублированную систему серверов, систем хранения, коммутации и питания. Такая система имеет один из самых высоких показателей готовности, которое измеряется временем простоя в год, либо отношением времени работы к времени простоя выраженное в процентах. Кроме того, такая система позволяет не останавливать систему для проведения ремонтных и регламентных работ, что также существенно повышает готовность в целом.

Для сравнения, показатели готовности различных вычислительных машин:

обычный ПК - ~90% в год или 36,5 суток простоя в год.

сервер начального уровня - ~96% в год или 14,6 суток простоя

отказоустойчивый сервер - ~98% в год или 7,3 суток простоя

кластер высокой готовности - 99,99% в год или 53 минуты в год

Я умею собирать компьютеры и считаю, что могу собрать сервер! Почему я должен покупать сервер у Вас?

Такой вопрос часто задается нашими клиентами, когда они пытаются рассчитать стоимость сервера из стоимости комплектующих. Действительно, стоимость комплектующих ниже стоимости сервера, иначе мы бы просто работали себе в убыток. Но давайте попробуем разобраться за что клиент «переплачивает».

Во-первых, задача технически собрать сервер не такая уж тривиальная, как может показаться сначала. Серверы имеют схожие элементы с обычными ПК, например - корпус, блок питания, материнская плата, процессоры, память, жесткие диски и т.п.

На первый взгляд - все просто. Купил нужные комплектующие, и собрал сервер! Вот здесь такого «сборщика» поджидают первые неприятные сюрпризы.

Например, серверная материнская плата работает только со специализированной серверной памятью. Да еще не со всякой, а с валидированной, т.е. явно прописанной производителем этой платы. Корпус тоже не всякий подойдет - здесь подводных камней еще больше! Формат серверной материнской платы как правило отличается от привычного ATX. Питание также специфическое. Дело в том, что сервер является активным потребителем тока по +12вольт. На этом напряжении работают преобразователи напряжения для процессоров (VRM - Voltage Regulator Module), а каждый процессор способен потреблять огромный ток! А теперь представьте, что их не один, а два! Каждый по 100Вт рассеиваемой (=потребляемой мощности). Итого 200Вт - только процессоры! Даже если предположить, что КПД VRM-ов близко к 100%, то получиться, что только процессоры потребляют ток 200/12=16,7Ампер по шине +12Вольт. Посмотрите на десктопные блоки питания - на них, как правило, указан показатель 13-15 ампер для шины +12 вольт, а кроме процессоров в сервере есть диски, сама материнская плата, память и т.д. Поэтому, сервер должен иметь специализированный серверный блок питания, который помимо надежности, способен выдавать нужный ток по +12вольт. Этот показатель для современных серверных БП составляет примерно от 30 до 80Ампер!

Этот наглядный и к сожалению далеко не единственный пример ярко иллюстрирует проблемы неквалифицированного подхода к сборке сервера.

Во-вторых, необходимо обеспечивать гарантийное обслуживание и техническую поддержку. Очевидно, что на высоком техническом уровне заказчик самостоятельно не в состоянии быстро разрешить какие-либо проблемы, что как следствие приводит к простою сервера и оборачивается убытками для компании несоизмеримо бОльшими, чем возможная экономия.

Компания STSS обладает преимуществами, которые позволят Вам получить наиболее подходящее решение (сервер) и высококвалифицированную техническую и гарантийную поддержку.

Собственное производство, многолетний опыт, непрерывные исследования являются залогом качества продукции и профессионализма сотрудников.

Что такое RAID?

Аббревиатура RAID изначально расшифровывалась как «Redundant Arrays of Inexpensive Disks» («избыточный (резервный) массив недорогих дисков», так как они были гораздо дешевле оперативной памяти). Именно так был представлен RAID своими исследователями: Петтерсоном (David A. Patterson ), Гибсоном (Garth A. Gibson ) и Катцом (Randy H. Katz ) в 1987 году. Со временем RAID стали расшифровывать как «Redundant Array of Independent Disks» («избыточный (резервный) массив независимых дисков»), потому как для массивов приходилось использовать и дорогое оборудование (под недорогими дисками подразумевались диски для ПЭВМ). RAID служит для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/записи информации.

Беркли представил следующие уровни RAID, которые были приняты как стандарт де-факто:

Представлен как неотказоустойчивый дисковый массив.

Определён как зеркальный дисковый массив.

RAID 2 зарезервирован для массивов, которые применяют код Хемминга. В настоящее время не используется.

RAID 3, 4, 5 используют чётность для защиты данных от одиночных неисправностей. В настроящее время используется в основном только RAID 5.

RAID 6 используют чётность для защиты данных от двойных неисправностей

Уровни RAID

Схема RAID 0.

RAID 0 («Striping») — дисковый массив из двух или более HDD с отсутствием избыточности. Информация разбивается на блоки данных (Ai) и записывается на оба/несколько диска поочередно.

За счёт этого существенно повышается производительность (в зависимости от количества дисков зависит кратность увеличения производительности), но страдает надёжность всего массива. При выходе из строя любого из входящих в RAID 0 винчестеров полностью и безвозвратно пропадает вся информация. В соответствии с теорией вероятностей, надёжность массива RAID 0 равна произведению надёжностей составляющих его дисков, каждая из которых меньше единицы, т. о. совокупная надёжность заведомо ниже надёжности любого из дисков.

Схема RAID 1.

RAID 1 (Mirroring — «зеркало») имеет защиту от выхода из строя половины имеющихся аппаратных средств (в частном случае — одного из двух жёстких дисков), обеспечивает приемлемую скорость записи и выигрыш по скорости чтения за счёт распараллеливания запросов. Недостаток заключается в том, что приходится выплачивать стоимость двух жёстких дисков, получая полезный объем одного жёсткого диска.

Изначально предполагается, что жёсткий диск — вещь надёжная. Соответственно, вероятность выхода из строя сразу двух дисков равна (по формуле) произведению вероятностей, то есть ниже на порядки. К сожалению, данная теоретическая модель не достаточно полно отражает процессы, протекающие в реальной жизни. Так, обычно два винчестера берутся из одной партии и работают в одинаковых условиях, а при выходе из строя одного из дисков нагрузка на оставшийся увеличивается, поэтому на практике при выходе из строя одного из дисков следует срочно принимать меры — вновь восстанавливать избыточность. Для этого с любым уровнем RAID (кроме нулевого) рекомендуют использовать диски горячего резерва HotSpare. Достоинство такого подхода — поддержание постоянной надёжности. Недостаток — ещё большие издержки (то есть стоимость трёх винчестеров для хранения объёма одного диска).

Схема RAID 5.

Cамый популярный из уровней, в первую очередь благодаря своей экономичности. Жертвуя ради избыточности ёмкостью всего одного диска из массива, мы получаем защиту от выхода из строя любого из винчестеров тома. На запись информации на том RAID 5 тратятся дополнительные ресурсы, так как требуются дополнительные вычисления, зато при чтении (по сравнению с отдельным винчестером) имеется выигрыш, потому что потоки данных с нескольких накопителей массива распараллеливаются.

Недостатки RAID 5 проявляются при выходе из строя одного из дисков — весь том переходит в критический режим, все операции записи и чтения сопровождаются дополнительными манипуляциями, резко падает производительность. Если в таком режиме выйдет из строя еще один диск, то вся информация будет потеряна. Поэтому, с томом RAID5 очень желательно использовать диск HotSpare. Если во время восстановления массива, вызванного выходом из строя одного диска, выйдет из строя второй диск - данные в массиве разрушаются. Уровень RAID 6 допускает выход из строя двух и более дисков.

Похож на RAID 5 но имеет более высокую степень надежности — под контрольные суммы выделяется емкость 2-х дисков, рассчитываются 2 суммы по разным алгоритмам. Требует более серьезный процессор контроллера — сложная математика. Обеспечивает работоспособность после выхода из строя 2-х дисков.

Комбинированные уровни RAID 0+1, RAID 10, RAID 50, RAID 60

Помимо базовых уровней RAID 0 — RAID 5, описанных в стандарте, существуют комбинированные уровни RAID 10, RAID 0+1, RAID 30, RAID 50, RAID 60 которые различные производители интерпретируют каждый по-своему.

Суть таких комбинаций заключается в следующем.

Это массив RAID-1 из двух массивов RAID-0. Как правило такой массив часто встречается на т.н. Host RAID-контроллерах. В случае с четырьмя дисками надежность и производительность соответствует RAID-10 из 4-х дисков.

— это массив RAID-0 из массивов RAID-1. Позволяет увеличивать производительность как у RAID-0 и иметь надежность выше чем у RAID-5. Теоретически допускает отказ до половины дисков. Гарантированно выдерживает отказ одного диска. Также достоинством данного массива является отсутствие требований к вычислительной мощности RAID-контроллера, а к недостаткам - потерю емкости половины всех дисков.

— это объединение в RAID-0 томов 5-го уровня. К такому решению прибегают, когда необходимо создать массив большой емкости из большого количества дисков. Дело в том, что чем больше дисков в массиве RAID-5, тем больше нагрузка на контроллер с расчетом контрольных сумм, и тем выше вероятность выхода из строя одновременно двух и более дисков, что неминуемо приведет к потере всей информации. Усугубляет ситуацию то, что в случае отказа одного из дисков, время восстановления массива на резервный диск (HotSpare) в течение которого массив остается беззащитным увеличивается пропорционально количеству дисков. Для решения этой проблемы применяется массив RAID 50. Уменьшая количество дисков томах RAID-5 мы снижаем время восстановления массива в случае сбоя, а также такой комбинированный уровень допускает выход из строя более одного диска из разных томов RAID-5

RAID 60 — Аналогично RAID-50, только в качестве базовых "кирпичиков" используются тома RAID-6.

Какой уровень RAID быстрее и почему?

На сегодняшний день самым быстрым уровнем RAID является RAID-0. теоретически его производительность кратна суммарной производительности всех дисков входящих в массив. Однако, данный уровень является абсолютно ненадежным, что ограничивает его использование в серверах.

Отказоусточивые массивы (RAID-1, RAID-10, RAID-5 и RAID-6) имеют различную производительность под разной нагрузкой, а также удельную стоимость хранения мегабайта информации на них.

Рассмотрим производительность различных уровней RAID.

Самый простой в реализации массив. Недостаток - полезная емкость = ½ совокупной емкости дисков. Однако, этот недостаток с лихвой окупается низкой стоимостью реализации подобного массива в сервере, т.к. большинство современных адаптеров интерфейсов (интегрированных на материнских платах, т.е. по сути «бесплатных») «умеют» делать массивы RAID-0 и 1. Такие массивы не требуют ресурсоемких вычислений, поэтому легко реализуемы и как следствие дешевы.

Производительность RAID-1 на чтение теоретически вдвое превосходит производительность одиночного диска. На запись - равна скорости одиночного диска. Учитывая невысокую стоимость как дисков, так и контроллера - этот массив можно рекомендовать для применения в ненагруженных серверах.

Этот уровень массива предполагает вычисления контрольных сумм при записи, что накладывает дополнительную нагрузку на процессор сервера, либо создает необходимость в приобретении аппаратного RAID-контроллера, стоимость которого как правило составляет стоимость 3-4 жестких дисков. В ряде случаев, от RAID-5 можно отказаться в пользу RAID-1 с сохранением, либо даже увеличением емкости. Например: Вам нужно построить массив емкостью 500Гб. Это можно сделать двумя путями:

1. Купить RAID-контроллер и 3 диска по 250Гб, что при создании RAID-5 даст полезную емкость в 500Гб

2. Использовать встренный на материнскую плату RAID-1, купить два диска по 500Гб и объединить их в RAID-1 получив полезную емкость массива те же 500Гб.

Стоимость второго решения, учитывая стоимость дисков может оказаться более чем в два раза ниже, чем первого. В данном случае RAID-5 не имеет приемуществ и по производительности. Наши исследования показали, что RAID-5 из трех дисков работает практически также, как RAID-1 из двух.

Однако, если в RAID-5 наращивать количество дисков, то его производительность на чтение растет практически линейно, что делает возможным использование такого типа массива в задачах, где преобладают операции чтения.

Использование данного массива целесообразно, когда количество дисков в массиве велико, и соответственно велика вероятность выхода из строя одновременно более одного диска. RAID-6 накладывает бОльшие требования к оборудованию по сравнению с RAID-5, что в целом снижает его производительность.

Современные RAID-контроллеры обладают мощными вычислительными ресурсами, которые позволяют провести переход с уровня RAID-5 к уровню RAID-6 без видимой потери производительности.

Массив сочетает в себе высокую надежность и производительно RAID-0. Производительность растет также как у RAID-0, с тем отличием, что элементами массива являются «наборы» RAID-1 из двух дисков. Массив обладает хорошей производительностью по записи и по чтению, что позволяет назвать его «универсальным». Однако, недостатком такого массива является большая потеря емкости исходных дисков (50%), что делает нерентабельным его использования в системах хранения данных с последовательным доступом.

Если Вы хотите увеличить быстродействие своей операционной системы в два раза, то наша статья для Вас!

Каким бы мощным не был Ваш компьютер, у него до сих пор остаётся одно слабое звено, это жёсткий диск, единственное устройство в системном блоке имеющее внутри механику. Вся мощь вашего процессора и 16 ГБ оперативной памяти будут сведены на нет устаревшим принципом работы обычного HDD. Не зря компьютер сравнивают с бутылкой, а жёсткий диск с её горлышком. Сколько бы воды в бутылке не было, выливаться она будет через узкое горлышко.

Известно два способа ускорить работу компьютера, первый, это купить дорогой твердотельный накопитель SSD, а второй, по максимуму использовать возможности вашей материнской платы, а именно, настроить RAID 0 массив из двух жёстких дисков. Кстати, а кто нам мешает создать RAID 0 массив из двух SSD!

Как настроить RAID 0 массив и установить на него Windows 10. Или как увеличить быстродействие дисковой системы в два раза

Как вы догадались, сегодняшняя статья о создании и настройке дискового массива RAID 0 состоящего из двух жёстких дисков. Задумал я её несколько лет назад и специально приобрёл два новых винчестера SATA III (6 Гбит/с) по 250 ГБ, но в силу сложности данной темы для начинающих пользователей пришлось её тогда отложить. Сегодня же, когда возможности современных материнских плат подошли к такому уровню функциональности, что RAID 0 массив может создать даже начинающий, я с большим удовольствием возвращаюсь к этой теме.

Примечание : Для создания RAID 0 массива можно взять диски любого объёма, например по 1 ТБ. В статье, для простого примера, взяты два диска по 250 ГБ, так как свободных дисков другого объёма не оказалось под руками.

Всем компьютерным энтузиастам важно знать, что RAID 0 («striping» или «страйпинг»), это – дисковый массив из двух или более жёстких дисков с отсутствием избыточности. Перевести данную фразу на обычный русский можно так: при установке в системный блок двух или более жёстких дисков (желательно одного объёма и одного производителя) и объединении их в дисковый массив RAID 0, информация на эти диски записывается/читается одновременно, что в два раза увеличивает производительность дисковых операций. Единственное условие - ваша материнская плата должна поддерживать технологию RAID 0 (в наше время практически все материнки поддерживают создание рейд-массивов).

Внимательный читатель может спросить: «А что такое отсутствие избыточности?»

Ответ. Технология виртуализации данных RAID разработана в первую очередь для безопасности данных и начинается с , который обеспечивает двойную надёжность (запись данных производится на два жёстких диска параллельно и при поломке одного винчестера вся информация остаётся в сохранности на другом HDD). Так вот, технология RAID 0 не записывает данные параллельно на два жёстких диска, RAID 0 разбивает при записи информацию на блоки данных и записывает её на несколько винчестеров одновременно, за счёт этого производительность дисковых операций вырастает в два раза, но при выходе из строя любого жёсткого диска вся информация на втором HDD теряется.

Вот по этому создатели технологии виртуализации RAID - Ренди Кац и Дэвид Паттерсон, не считали RAID 0 за какой-либо уровень RAID и назвали его "0", так как он не является безопасным из-за отсутствия избыточности.

Друзья, но согласитесь, что жёсткие диски ломаются не каждый день, а во вторых, с двумя HDD, объединёнными в RAID 0 массив, можно работать как с простым жёстким диском, то есть, если вы периодически будете делать операционной системы, то вы застрахуете себя от возможных проблем на 100%.

Итак, перед созданием RAID 0 массива предлагаю установить один из двух наших новых жёстких дисков SATA III (6 Гбит/с) в системный блок и проверить его на скорость чтения записи утилитами CrystalDiskMark и ATTO Disk Benchmark. Уже после создания RAID 0 массива и установки на него Windows 10 мы ещё раз проверим скорость чтения записи этими же утилитами и посмотрим, на самом ли деле данная технология увеличит быстродействие нашей операционной системы.

Для проведения эксперимента возьмём далеко не новую материнскую плату ASUS P8Z77-V PRO построенную на чипсете Intel Z77 Express. Преимущества материнских плат построенных на чипсетах Intel Z77, Z87 и более новых H87, B87 заключаются в продвинутой технологии Intel Rapid Storage Technology (RST), которая специально разработана для RAID 0-массивов даже из SSD.

Подсоединяем жёсткий диск SATA III WDC WD2500AAKX 250 ГБ к высокоскоростному порту на материнской плате и включаем компьютер.

Нашими программами.

Забегая вперёд скажу, результаты теста вполне обычные для обычного HDD самого современного интерфейса SATA III .

CrystalDiskMark

Является старейшей программой для тестирования производительности жёстких дисков, скачать можете на моём облачном хранилище, ссылка https://cloud.mail.ru/public/6kHF/edWWJwfxa

Программа производит тест случайного и последовательного чтения/записи на винчестер блоками по 512 и 4 кб.

Выбираем нужный накопитель, к примеру наш с Вами HDD под буквой C: и жмём All.

Итоговый результат. Максимальная скорость записи информации на жёсткий диск достигала 104 Мб/с, скорость чтения - 125 Мб/сек.

ATTO Disk Benchmark

Итоговый результат. Максимальная скорость записи информации на жёсткий диск достигала 119 Мб/с, скорость чтения - 121 Мб/сек.

Ну а теперь настраиваем наш RAID 0 массив в БИОС и устанавливаем на него операционную систему Windows 10.

Настройка RAID 0 массива

Подсоединяем к нашей материнской плате два одинаковых в объёме (250 ГБ) жёстких диска SATA III : WDC WD2500AAKX-00ERMA0 и WDC WD2500AAKX-001CA0.

На нашей материнке есть 4 порта SATA III (6 Гбит/с), использовать будем №5 и №6

Включаем компьютер и входим в БИОС с помощью нажатия клавиши DEL при загрузке.

Идём на вкладку Advanced, опция SATA Configuration.

Опцию SATA Mode Selection выставляем в положение RAID

Для сохранения изменений жмём F10 и выбираем Yes. Происходит перезагрузка.

Если вы подключили в БИОС технологию RAID, то при следующей загрузке на экране монитора появится предложение нажать клавиатурное сочетание (CTRL-I ), для входа в панель управления конфигурации RAID.

Ещё в данном окне отображены подключенные к портам 4 и 5 наши жёсткие диски WDC, пока находящихся не в RAID-массиве (Non-RAID Disk). Жмём CTRL-I и входим в панель настроек.

В начальном окне панели нам нужна первая вкладкаCreate a RAID Volume (Создать том RAID), чтобы войти в неё жмём Enter.

Здесь производим основные настройки нашего будущего RAID 0 массива.

Name : (Имя RAID-массива).

Нажмите на клавишу "пробел" и введите имя.

Пусть будет "RAID 0 new" и жмём Enter. Передвигаемся ниже с помощью клавиши Tab.

RAID Level : (Уровень RAID).

Мы создаём RAID 0 (stripe) - дисковый массив из двух жёстких дисков с отсутствием избыточности. Выберите этот уровень стрелками на клавиатуре и нажмите Enter.

Опускаемся ниже с помощью клавиши Tab.

Stripe Size :

Оставляем как есть.

Capacity : (объём)

Выставляется автоматически. Объём двух наших винчестеров 500 ГБ, так как мы используем уровень RAID 0 (stripe) и два наших жёстких диска работают как один. Ж мём Enter.

Больше ничего не меняем и передвигаемся к последнему пункту Create Volume и жмём Enter.

Появляется предупреждение:

WARNING: ALL DATA ON SELECTED DISKS WILL BE LOST.

Are you sure you want to create this volume? (Y/N):

ВНИМАНИЕ: ВСЕ ДАННЫЕ на выбранных дисках будут потеряны.

Вы уверены, что хотите создать этот объем? (Y / N):

Жмём Y (Да) на клавиатуре.

RAID 0 массив создан и уже функционирует, находится со статусом Normal (нормальный). Для выхода из панели настроек жмём на клавиатуре клавишу Esc.

Are you sure you want to exit (Вы уверены что хотите выйти? Нажимаем Y (Да). Происходит перезагрузка.

Теперь при каждой загрузке компьютера на экране монитора на несколько секунд будет появляться информация о состоянии нашего RAID 0 массива и предложение нажать сочетание клавиш (CTRL-I), для входа в панель управления конфигурации RAID.

Установка Windows 10 на RAID 0 массив

Подсоединяем к нашему системному блоку , перезагружаем компьютер, входим в БИОС и меняем приоритет загрузки на флешку. А можно просто войти в меню загрузки компьютера и выбрать загрузку с установочной флешки Windows 10 (в нашем случае Kingston). В меню загрузки можно увидить созданный нами RAID 0 массив с названием "RAID 0 new".

Установить.

Выборочная: Только установка Windows (для опытных пользователей)

Можете создать разделы в этом окне или сделать это после инсталляции операционной системы, без разницы.

Windows 10 установлена на RAID 0 массив.

Идём в Управление дисками. Операционная система Windows 10 видит пространство двух наших жёстких дисков по 250 ГБ как один жёсткий диск объёмом 500 ГБ.

Диспетчер устройств. В дисковых устройствах находится наш RAID 0 массив.

Ну а теперь, самое главное, проводим тесты скорости работы RAID 0 массива.

CrystalDiskMark

Максимальная скорость записи информации на жёсткий диск достигала 186 Мб/с, скорость чтения - 248 Мб/сек.

В следующей статье мы создадим RAID 0 из твердотельных накопителей SSD и существенно превзойдём пропускную способность самого современного и быстрого интерфейса SATA 6 Гбит/с.

Простейший рейд создается из двух жестких дисков, запись на которые производится поочередно, за счет чего и достигается повышение скорости. Из 2-х дисков можно построить и RAID 1 для увеличения отказоустойчивости, в этом случае данные дублируются на оба диска, так что при поломке одного накопителя ваши данные будут целы. Но вернемся к скоростному массиву.

Производители рейд - контроллеров рекомендуют использовать идентичные диски при создании массива. Оно и понятно, ведь два разных диска, будут иметь и различные показатели в скорости чтения/записи и т.д. Желательно что бы и объем дисков совпадал. В моем случае я использовал два диска от одного производителя с идентичными характеристиками за исключение размера памяти.
Перейдем пожалуй к самому процессу создания RAID-массива.

Платформа - системная плата Asus M2N32-SLI Deluxe.

Диски SATA: 80 ГБ и 160 Гб.

Диски устанавливаем в системный блок и соединяем с материнской платой SATA-кабелями.

Не забываем про питание жестких дисков. Если у вашего блока питания нет свободных SATA-разъемов, но есть свободные molex-разъемы, то используем переходники.

И вот наконец то все подключено! Включаем компьютер и заходим в БИОС. На вкладке MAIN видим в какие порты подключены диски. Номера портов нужно запомнить для дальнейшей настройки.

Переходим в ADVANCED и ентерим пункт Onboard Device Configuration.

Тут видим что рейд отключен. Не порядок, нужно поправить.

Переводим RAID Enabled в Enabled и включаем, те SATA к которым подключили диски.

Сохраняем настройки BIOS, нажатием на F10, или SAVE & EXIT SETAP в пункте EXIT.

Компьютер выполнит перезагрузку и в это время нужно нажать на F10 для входа в утилиту настройки рейд-массива.

И вот она, оболочка настройки RAID. Тут активное окно или окошко подсвечивается бирюзовым цветом. В первом пункте RAID Mode выбираем Striping . Это и есть интересующий нас , увеличивающий скорость системы.

Теперь в окошке Striping Block выставляем значение 128K.

Нажимаем F7 для закрепления настроек массива и соглашаемся с тем, что все данные на дисках будут затерты.

Затем, автоматически откроется следующий этап, на котором нужно будет сделать, созданный рейд-диск, загрузочным. Для этого нужно нажать "B", а потом ENTER.

Откроется заключительное окно с обзоров включенных в RAID дисков. Просто жмем ENTER.

И тут хочу заметить, что общий объем массива составит сумму двух дисков. Но так как технология заточена под работу с одинаковыми дисками, то мы получим умноженный на два объем наименьшего диска в массиве.

При перезагрузке видим, что RAID успешно создан.

Для установки операционной системы на вновь созданный массив из двух HDD, в меню bios, во вкладке BOOT, заходим в Hard Disk Drives и выставляем RAID 0 на первую строчку.

Windows XP SP3 на мой RAID 0 встал вообще без проблем. Хочу заметить, что Windows сборка использовалась с интегрированными sata-драйверами.
Приведу пример, для сравнения, скорости работы одиночного диска и RAID-массива, сделанного с помощью программы:

HD Tach .

Результат очень даже ничего и не оставляет сомнений в том, что время потрачено не зря.

Красным цветом помечен РЕЙД на контроллере NVIDIA, созданный мной.

Я боюсь представить себе нереальный прирост производительности и секундную скорость загрузки операционной системы, если данную операцию провернуть с использованием SSD - дисков. Ведь вы уже наверняка знаете о быстрых твердотельных накопителях. Но это уже совсем другая история.

Как известно, емкость и производительность дисковой подсистемы избыточными не бывают. А вот с их нехваткой приходится бороться довольно часто. Можно ли одним решением убить двух зайцев, да так, чтобы при этом не разориться? Попробуем разобраться.

Идея объединения нескольких винчестеров в один массив возникла около двадцати лет назад. Ранее аббревиатура RAID расшифровывалась как Redundant Array of Inexpensive Disks – избыточный массив недорогих дисков. Так как сейчас многие винчестеры можно назвать относительно недорогими, то более актуальной стала расшифровка Redundant Array of Independent Disks – избыточный массив независимых дисков.

Первоочередные задачи, которые решаются путем создания RAID-массивов, – это увеличение скорости дисковой подсистемы, наращивание ее объема и повышение надежности хранения данных.

Сегодня возможность построения RAID-конфигурации имеют практически все покупатели современных материнских плат, на которых поддержка RAID реализована с помощью интегрированного в чипсет контроллера или посредством микросхем сторонних производителей. Наличие RAID стало правилом хорошего тона – без него системную плату уже нельзя назвать многофункциональной. Ситуация с RAID-контроллерами в чем-то напоминает историю со звуковыми картами, когда с повсеместным распространением интегрированных кодеков отдельные платы, до того имевшие очень широкое распространение, постепенно начали сдавать свои позиции. Только в случае с RAID-контроллерами не все так просто: если без звука ПК немыслим уже довольно давно, то дисковые массивы к средствам «первой необходимости» пока еще не относятся. Тем не менее, если не требуется покупка дополнительного устройства, почему бы не обратить более пристальное внимание на возможности материнской платы, которые мы получаем в виде «бонуса»? Конечно, интегрированные решения позволяют организовывать сравнительно простые массивы – RAID 0, 1, 0+1 (10), реже RAID 5. Но как раз именно они с наибольшей вероятностью могут быть востребованы в домашних системах.

Популяризации RAID-массивов способствует широкое распространение последовательного интерфейса SATA. Независимые каналы и высокая пропускная способность не будут ограничивать возможности таких конфигураций и не станут негативно влиять на работу устройств, не входящих в массив. Это делает RAID еще более привлекательным, чем во времена господства IDE в десктопном сегменте.

Два диска в RAID 0

Цена – $115×2 по 250 GB или $125×2 по 300 GB

На текущий момент оптимальными с точки зрения стоимости хранения данных являются модели объемом 250 или 300 GB. Поэтому RAID-массивы, построенные на таких дисках, сохраняют упомянутую хорошую «наследственность».

Для создания массива RAID 0 мы использовали по два жестких диска Western Digital WD2500YD RAID Edition (250 GB, буфер 16 MB) и Maxtor MaxLine III 7V300F0 (300 GB, буфер 16 MB). Они оснащены 16 MB кэш-памяти, а также имеют необходимый объем и увеличенное до 1 млн ч время наработки на отказ (MTBF). Кроме того, у HDD есть специальные оптимизации для функционирования в дисковых массивах. В частности, модели линейки Western Digital RAID Edition поддерживают технологию TLER (Time Limited Error Recovery), предотвращающую «выпадение» винчестера из RAID-массива. Это может происходить в том случае, когда время самостоятельной коррекции возникшей ошибки одного жесткого диска, в течение которого он не посылает сообщения RAID-контроллеру, превышает установленное значение. Для RAID 0 такая технология имеет принципиальное значение, ведь отключение одного диска сделает невозможным дальнейшую работу всей системы.

Массив RAID 0

Массив RAID 0, также имеющий название stripe («полоска»), предполагает использование нескольких дисков с блочным размещением данных (размер блока можно задать при формировании RAID). При этом запись и чтение блоков производится параллельно – диски, входящие в массив, задействуются одновременно. Например, при записи данных D1–D6 блоки D1, D3 и D5 будут размещены на одном физическом накопителе, а D2, D4 и D6 – на втором (для двухдисковой конфигурации). Считывание также будет выполняться в аналогичном порядке.Такой массив лишь условно можно отнести к RAID, так как он не предполагает избыточности и предназначен только для увеличения скорости передачи данных, а также объема хранимой информации, который равен сумме объемов входящих в него HDD. При этом надежность такой конфигурации несколько снижается в сравнении с одним жестким диском. Тем не менее именно RAID нулевого уровня наиболее часто применяется для повышения производительности дисковой подсистемы настольных ПК.

Массив RAID 1

Если сохранность используемых данных интересует в первую очередь, предпочтительным вариантом окажется RAID 1, называемый также mirror («зеркало»). Этот массив предполагает полное дублирование информации на двух дисках. Стопроцентная ее избыточность позволяет сохранить все данные даже в том случае, когда один из накопителей вышел из строя.

RAID 1 зачастую применяется в ситуациях, когда нужен оперативный доступ к достаточно важным файлам значительного объема, при этом критичны временные затраты на получение необходимой информации с резервных носителей. Скорость чтения/записи в таком массиве не превышает показателей одиночного диска, а суммарный объем соответствует емкости одного HDD. Это достаточно редкая конфигурация RAID-массива на домашнем компьютере – далеко не у всех пользователей есть необходимость повышать надежность хранения данных при неизменных производительности и объеме ценой покупки еще одного жесткого диска.

Одиночный диск высокой емкости

Цена – $210–225 за 400 GB

Для однодисковых конфигураций мы использовали три мо-дели винчестеров объемом 400 GB от разных производителей: Hitachi HDS724040KLSA80 (400 GB, буфер 8 MB, серия Deskstar 7K400), Maxtor 6H400F0 (400 GB, буфер 16 MB, серия DiamondMax 11) и Seagate ST3400633AS (400 GB, буфер 16 MB, серия Barracuda 7200.9). Модели указанного объема были выбраны из тех соображений, что по стоимости один такой накопитель сравним с двумя объемом 250–300 GB. В продаже также имеются диски емкостью 500 GB, которая до недавнего времени была максимальной для 3,5-дюймовых HDD. Однако благодаря внедрению перпендикулярного метода записи (подробнее о данной технологии читайте в «Домашнем ПК», № 9, 2005) компании Seagate удалось повысить эту планку до 750 GB. Такие накопители еще не были замечены в розничной продаже, в то время как модели объемом 400–500 GB вполне доступны и предлагаются всеми поставщиками на рынке дисков для настольных систем. Стоимость хранения данных на этих носителях существенно превышает таковую для винчестеров меньшего объема, однако, например, при крайней необходимости создания массива объемом 800 GB – 1 TB вопросы цены отходят на второй план.

Особенности эксплуатации RAID-массивов

RAID-массив нулевого уровня может быть создан на двух дисках различных производителей даже с моделями разного объема. Однако есть масса доводов, убеждающих воздержаться от подобных конфигураций. В случае с дисками разного объема суммарная емкость массива станет равна удвоенному объему меньшего. При этом оставшееся свободное место на более емком диске не будет использоваться. Если говорить о моделях различных производителей, то, как известно, все они имеют свои настройки, алгоритмы кэширования, методы обработки сбоев и т. п., поэтому при синхронизации функционирования такого «микса» могут возникать нежелательные задержки, что повышает вероятность его отказа. Во избежание подобных ситуаций лучше использовать одинаковые модели одного производителя, в идеале обладающие увеличенным временем MTBF и оптимизациями для RAID.

Особое внимание следует уделить блоку питания. В первую очередь здесь речь идет не о большом энергопотреблении жестких дисков (как правило, один HDD потребляет 10–20 Вт), а о требуемой стабильности энергообеспечения. Нередко некачественные БП становятся причиной выхода из строя винчестеров. Различные модели по разному относятся к «шероховатостям» получаемых напряжений, однако надеяться на их невосприимчивость к подобного рода всплескам все же не стоит. Тем более когда речь идет о stripe-массиве. Не лишним в этом случае окажется и источник бесперебойного питания (ИБП). Впрочем, последний не теряет своей актуальности и для однодисковых конфигураций.

Отдельного упоминания заслуживает система охлаждения дисковой подсистемы. Установка второго накопителя, безусловно, повысит температуру в области, где находятся HDD, и, как следствие – в корпусе компьютера. Чтобы избежать перегрева винчестеров, следует устанавливать их в корзину не вплотную друг к другу, а оставляя некоторый зазор. Кроме того, очень желательно позаботиться о дополнительном охлаждении дисков. Как вариант можно рассматривать установку напротив шасси с накопителями вентилятора, работающего на вдув. В этом случае, чтобы сбалансировать воздушные потоки, а не просто отводить тепло от дисков, нагнетая его внутрь корпуса, нелишним будет второй вентилятор на задней панели корпуса.

Создание RAID-массива

Суждения о сложности настройки RAID-массивов справедливы, когда речь идет о построении неординарной конфигурации для серверных решений. Для настольной системы все достаточно просто: необходимо в окне настройки RAID-контроллера указать название массива и его уровень. Затем следует выбрать диски, из которых он будет состоять, а также размер блоков (для RAID 0) и суммарный объем создаваемого массива. Собственно, на этом процедура формирования RAID и заканчивается. После чего можно приступить к установке операционной системы. Во время инсталляции Windows XP необходимо по F6 предоставить драйверы RAID-контроллера, вне зависимости от того, на какой накопитель устанавливается ОС. В нашем случае, чтобы наличие файлов не влияло на итоговые результаты, в качестве системного мы использовали отдельный накопитель.

Как мы тестировали

Для тестирования возможностей RAID-массива мы использовали ту же методику, что и для одиночных дисков. В частности, это замер скорости копирования крупных (девять DivX-фильмов общим объемом 4,98 GB) и мелких (65 293 файла в 5456 директориях общим объемом 388 MB) файлов из одного раздела в другой на одном накопителе, а также синтетические тесты HDD из пакета PCMark05. Кроме того, для исследования максимальной и минимальной скорости передачи данных имеющихся накопителей мы использовали утилиту HD Tune 2.52. Для всех дисков активировалась технология NCQ.

Итоги

Говоря о преимуществах RAID 0, следует отметить значительно увеличившуюся скорость работы дисковой подсистемы. Линейные трансферы спаренных дисков преодолели планку в 110 MBps, в то время как для лучших моделей одиночных HDD со скоростью вращения 7200 об/мин он едва превышает 75 MBps. Более того, средняя скорость передачи данных для RAID 0 составила 90–100 MBps, а для одного винчестера она не достигает 60 MBps. Если говорить о реальных задачах, то на копирование набора больших файлов массиву понадобилось на 41% меньше времени, а аналогичная операция с мелкими файлами была завершена на 20–30% быстрее. Объединенные диски также хорошо показали себя в синтетических тестах HDD из пакета PCMark05. Подобного прироста производительности при обновлении модельных рядов винчестеров, к сожалению, мы уже давно не видели. Приятно также констатировать тот факт, что объем массива увеличивается пропорционально количеству используемых дисков, соответственно, стоимость хранения данных остается на прежнем (минимальном) уровне.

Впрочем, среди множества позитивных сторон есть и такие, которые, в принципе, могут сдерживать энтузиазм пользователей. Прежде всего, это несколько повышенный риск хранения информации – выход из строя одного диска приводит к потере всего, что хранится в массиве. Однозначно судить о надежности различных экземпляров HDD не представляется возможным, поэтому эффективно бороться с проблемой можно лишь путем более частого резервирования важных данных. Одним из вариантов также является применение RAID 0+1, когда массивы нулевого уровня будут дублироваться, но для этих целей понадобятся четыре диска. Еще к минусам массивов можно отнести дополнительный источник нагрева, и, туда же, несколько повышенный уровень издаваемого шума (имеет важное значение, если диск является наиболее громким компонентом в системе). Также нужно отметить статус «невыездных» у жестких дисков, применяемых в RAID 0, т. е. их нельзя использовать для переноса данных, разбивая RAID-массив – для этого понадобится другой накопитель.

Что касается одиночных дисков с большим объемом, то им в актив нужно записать меньшую вероятность потери данных и не столь сильный нагрев. Также может быть востребована беспроблемная транспортировка значительных объемов информации. Соперничать в плане производительности с двумя менее емкими дисками они не могут. Впрочем, такие диски весьма полезны, если нужно сделать массив большого объема.

Даже в том случае, когда аппаратного RAID-контроллера в системе нет, есть возможность создать RAID программными методами. В частности, операционные системы Windows NT/2000/XP позволяют построить простые RAID-массивы. Однако в данном материале такой вариант мы не рассматриваем. Тут имеется целый ряд негативных моментов, начиная с необходимости использования значительных ресурсов CPU и заканчивая нестабильностью ПО, которое может подвергаться внешнему воздействию. Сбои в работе программ могут приводить к потере информации вследствие нарушения логической структуры массивов. Несмотря на то что в домашних системах зачастую хранятся не очень важные данные, все же намеренно подвергать их дополнительному риску не стоит.

В целом использование RAID 0 оказывается весьма привлекательным методом увеличения скорости работы наиболее «слабого звена» в современной вычислительной технике. Учитывая, что такой метод не требует лишних затрат, кроме как на покупку второго винчестера, объем которого также будет использоваться в полной мере, думаем, многим захочется взять его на вооружение.