Когда мы говорили о резервном копировании, то упоминали про RAID — технологию хранения данных, которая защищает их от порчи или потери. Теперь разберём подробнее.
Что такое RAID
RAID — это технология, с помощью которой может быть организовано хранение данных на жёстких дисках. По-простому — это инструкция, как хранить и читать ваши файлы на дисках.
Расшифровывается так: Redundant Array of Independent Disks, по-русски — массив независимых дисков с избыточностью. Избыточность — ключевое слово.
Чаще всего эту технологию применяют к нескольким дискам на одном устройстве. Например, у вас может быть сетевое хранилище, в которое будут вставлены четыре диска. Эти четыре диска собираются в RAID-массив и после некоторой компьютерной магии они становятся более безопасными.
👉 Суть безопасности RAID в том, чтобы при поломке одного из дисков данные в целом не пострадали. По крайней мере, чтобы их можно было восстановить.
Как данные не пострадают
На практике это выглядит так:
- Вы создаёте RAID-массив (например, в сетевом хранилище, но можно и внутри компьютера)
- Проходит 5 лет, вы спокойно пользуетесь массивом, пишете на него файлы, читаете, всё как всегда.
- Вдруг один из дисков выходит из строя. Так бывает, потому что диски хрупкие и недолговечные.
- RAID-массив орёт благим матом и просит вставить вместо сломавшегося какой-нибудь свежий диск.
- Вы извлекаете повреждённый диск, на его место ставите свежий.
- RAID-массив шуршит внутри себя и волшебным образом восстанавливает все данные, которые были утрачены из-за поломки одного из дисков.
- Через час-другой у вас снова полностью работоспособный массив, где все диски живы и здоровы.
- Когда через полгода посыпется другой диск, вы снова вставляете в массив свежий диск на его место, и RAID восстанавливает утраченные данные. Можно сказать, что ваша файловая система регенерирует в случае аварии.
За счёт чего
Основной секрет — в избыточности хранения. Это значит, что RAID-массив хранит больше данных, чем отправляет туда пользователь.
Например, вы отправили один файл размером 1 ГБ, но RAID хранит этот гигабайт немного избыточно, делая несколько фрагментарных копий этого файла по другим дискам. Как бы «размазывает» данные.
В итоге файл может занимать не 1 ГБ, а 1,2 ГБ. Вот эти 0,2 ГБ — это та самая избыточность, благодаря которой в случае поломки можно будет восстановить ваши данные. Число 0,2 условное — зависит от конфигурации массива.
Как организованы RAID-массивы
Мы расскажем об основных схемах, которые лучше всего подходят для нас с вами, и покажем, как именно они устроены, чтобы вы смогли выбрать для себя лучший вариант.
Важный момент: лучше всего использовать диски, одинаковые по всем характеристикам. Идеально, если массив будет состоять из дисков одной и той же модели — так не будет проблем с восстановлением данных.
Для начала простой пример: когда RAID нет: ×
RAID0 — объём, скорость, но никакой надёжности
Несмотря на слово RAID в названии, в нём нет избыточности данных, и если сломается один из дисков, вы потеряете все свои файлы. Всё дело в том, что данные в RAID0 никак не резервируются, а просто по очереди пишутся на два разных диска.
Допустим, что у нас есть три файла — обозначим их красным, синим и зелёным. Тогда RAID0 запишет их себе в память так:
В результате пользователь получает большой объём хранилища — в сумме как два диска. Но это не даёт никакой надёжности. Видно, что три файла просто размазались по дискам и разные части файлов лежат на разных дисках. Очевидно, что если один их них сломается, то у нас останется диск с кучей фрагментов данных, которые невозможно восстановить:
Единственное, из-за чего это используют, — скорость работы с данными. Файл делится на несколько частей и пишется одновременно на разные диски — так получается быстрее, чем писать его целиком на один диск.
+ быстрая скорость работы с файлами
+ большой объём хранилища
- никакой надёжности, малейшая поломка — и вы теряете все данные.
RAID1 — высокая надёжность ценой снижения объёма
В отличие от предыдущего массива, RAID1 прост и надёжен как скала. Правило простое — каждый файл записывается одновременно на оба диска, в итоге у вас получаются два одинаковых диска, каждый из которых хранит все ваши данные. Если один сломается, то всё останется на втором. Из-за того что данные одинаковые, такой метод ещё называют зеркалированием.
Но у этого подхода есть минус — если у вас два диска по 10 терабайт, то с RAID1 вы получите не 20, а 10 терабайт из-за того, что все данные удваиваются. Если диска не два, а три — то утраиваются.
С другой стороны, это самый простой способ организовать безопасное хранение данных.
+ надёжно
- полезный объём — самый маленький из всех RAID-массивов, вы получаете только один объём диска, а не сумму всех вместе.
RAID5 — большой, надёжный, но сложный
Есть ещё один способ обеспечить надёжность хранения данных — записывать куда-то дополнительную информацию о файле, которая поможет его восстановить. Для этого требуется уже не 2, а 3 жёстких диска.
По этому принципу работает RAID5 — каждый файл он разбивает на 2 части, которые записывает на разные диски, например, на первый и второй, а дополнительную информацию пишет на третий диск. Для следующего файла он делает точно так же, только сам файл пишет на второй и третий диск, а дополнительные данные — на первый и так далее для каждого файла.
Когда один из дисков выйдет из строя, то все файлы можно восстановить из двух оставшихся по специальному алгоритму. Получается, что если у вас есть три диска по 1 терабайту, то с RAID5 вы получите 2 терабайта для хранения данных, а 1 терабайт будет использован системой для данных восстановления.
+ больше места, чем в RAID1
+ надёжно
- данные хоть и можно восстановить без потерь, но сделать это гораздо сложнее, чем в RAID1
А что есть ещё?
Ещё есть
- RAID2, где применяется специальный алгоритм, который может сам находить повреждённые данные, но ему нужно минимум 7 дисков;
- RAID3 и 4, которые похожи на 5, но работают медленнее;
- RAID10, где объединяется RAID1 и RAID0 — это даёт повышенную скорость и надёжность, но требует много дисков
Но всё это уже экзотика и для домашнего применения подходит слабо. Проще всего купить готовый NAS, который умеет сам организовать нужный массив, и вам останется только вставить диски. Но если вы будете знать, какой RAID-массив используется в NAS, вам будет легче подобрать тот, который нужен именно вам.
