Создаем «RAID» массив или как по максимуму использовать несколько дисков?

SATA RAID 1 поможет спасти данные на вашем жестком диске. Что такое RAID контроллер и как построить RAID массив дисков на Windows

Как создать RAID массив и зачем он нужен

 

Не секрет, что наша информация на компьютере практически ничем не застрахована и находится на простом жёстком диске, который имеет свойство ломаться в самый неподходящий момент. Уже давно признан факт, что жёсткий диск самое слабое и ненадёжное место в нашем системном блоке, так как имеет механические части. Те пользователи, которые когда-либо теряли важные данные (я в том числе) из-за выхода из строя “винта”, погоревав некоторое время задаются вопросом, как избежать подобной неприятности в будущем и первое, что приходит на ум, это создание RAID-массива.

Весь смысл избыточного массива независимых дисков в том, чтобы сберечь Ваши файлы на жёстком диске в случае полной поломки этого диска! Как это сделать, – спросите вы, да очень просто, нужно всего лишь два (можно даже разных в объёме) жёстких диска.

В сегодняшней статье мы с Вами с помощью операционной системы Windows 8.1 создадим из двух чистых жёстких дисков самый простой и популярный RAID 1 массив, его ещё называют “Зеркалирование” (mirroring). Смысл “зеркала” в том, что информация на обоих дисках дублируется (записывается параллельно) и два винчестера представляют из себя точные копии друг друга.

Если вы скопировали файл на первый жёсткий диск, то на втором появляется точно такой же файл и как вы уже поняли, если один жёсткий диск выходит из строя, то все ваши данные останутся целыми на втором винчестере (зеркале). Вероятность поломки сразу двух жёстких дисков ничтожна мала.

Единственный минус RAID 1 массива в том, что купить нужно два жёстких диска, а работать они будут как один единственный, то есть, если вы установите в системный блок два винчестера в объёме по 500 ГБ, то доступно для хранения файлов будет всё те же 500 ГБ, а не 1ТБ.

Если один жёсткий диск из двух выходит из строя, вы просто берёте и меняете его, добавляя как зеркало к уже установленному винчестеру с данными и всё.

Лично я, в течении многих лет, использую на работе RAID 1 массив из двух жёстких дисков по 1 ТБ и год назад произошла неприятность, один “хард” приказал долго жить, пришлось его тут же заменить, тогда я с ужасом подумал, чтобы было, не окажись у меня RAID-массива, небольшой холодок пробежал по спине, ведь пропали бы данные накопленные за несколько лет работы, а так, я просто заменил неисправный “терабайтник” и продолжил работу. Кстати, дома у меня тоже небольшой RAID-массив из двух винчестеров по 500 ГБ.

Создание программного RAID 1 массива из двух пустых жёстких дисков средствами Windows 8.1

Открываем Управление дисками

Диск 0 – твердотельный накопитель SSD с установленной операционной системой Windows 8.1 на разделе (C:).

Диск 1 и Диск 2 – жёсткие диски объёмом 250 ГБ из которых мы соберём RAID 1 массив.

Щёлкаем правой мышью на любом жёстком диске и выбираем «Создать зеркальный том»

Метки к статье: Системные функции Жёсткий диск RAID

Что может понадобиться

Материнская плата. Преимущество в том, что она у вас уже есть, а вот недостатков хватает:

1. При переводе материнской платы в режим RAID программы могут потерять доступ к показаниям SMART даже у дисков, не участвующих в массиве, что не всегда удобно
2. Драйвера RAID для старых чипсетов могут не поддерживать TRIM, без которого у современных SSD снижается производительность и ресурс
3. Может не быть поддержки нужного уровня массива (6, 5E, и т.д.)
4. При смене прошивки может слететь настройка RAID (на самом деле настройки хранятся на самих накопителях, но при существенных изменениях прошивки это не поможет)
5. При смене платформы также слетают настройки
6. Потенциальные проблемы при создании в уже установленной OC

Если хотя бы один пункт вас не устраивает — вам, скорее всего, понадобится внешний контроллер, например:

Накопители. Желательно наличие поддержки RAID-контроллеров. Разница, по сравнению с обычными, заключается в поведении при нештатной ситуации. В случае возникновения ошибки обычный накопитель, в попытках решить проблему самостоятельно, может не успеть отчитаться перед контроллером, что закончится разрушением массива. Также стоит обратить внимание на наличие других оптимизаций для работы в RAID. Например, повышенную устойчивость к вибрации. Чем больше нагрузка и дисков тем больше эффект от таких оптимизаций.

Корзина не менее важна. Чем больше дисков и чем больше нагрузка на них, тем важнее виброизоляция.

Так выглядит достаточно хорошая корзина в потребительском корпусе — обратите внимание на голубые вставки виброгасящего материала:

Конечно, это далеко не предел возможностей корзины. В RAID-массивах диски работают практически синхронно, а если они одной модели, то имеют практически одинаковые резонансы, что при большой нагрузке в обычном корпусе может привести к поломке за считанные недели.

Охлаждение.Забывать про обдув накопителей тоже не стоит. Оптимальная температура 30–45 градусов. С такой задачей справится обычный тихий кулер, главное чтобы он был и работал.

Что это

Итак, аббревиатура «RAID» расшифровывается как «Redundant Array of Independent Disks», что дословно переводится как «избыточный массив независимых дисков». Данная технология представляет собой объединение несколько дисков в единую логическую структуру (он же массив) для получения большей отдачи от имеющихся ресурсов носителей и достижения большей производительность, а также для предотвращения потери данных. В силу того обстоятельства, что в настоящее время HDD начинают терять свою актуальность, постепенно уступая лидирующие места твердотельным накопителям (SSD), создание «RAID», и так не имеющего широкоформатного применения, также постепенно отходит на второй план. Почему же ранее они были популярными. Дело в том, что возможности современных HDD существенного ограничены, например, большинство HDD-носителей не могут выдать более 7200 оборотов в минуту, за редким исключением. Поэтому объединение нескольких HDD в единую структуру было действительно обоснованным мероприятием и позволяло существенного достичь в приросте быстродействия операционной системы.

Что такое RAID?

Википедия

дает исчерпывающее определение технологии RAID:

RAID (англ. Redundant Array of Independent Disks — избыточный массив независимых (самостоятельных) дисков) — технология виртуализации данных для объединения нескольких физических дисковых устройств в логический модуль для повышения отказоустойчивости и производительности.

Конфигурация дисковых массивов и используемые при этом технологии зависят от выбранного

уровня RAID (RAID level)

. Уровни RAID стандартизированы в спецификации

Common RAID Disk Data Format

. Она описывает множество уровней RAID, однако самыми распространенными принято считать RAID0, RAID1, RAID5 и RAID6.

RAID0

, или

Stripes

, — это уровень RAID, который объединяет два или более физических диска в один логический. Объем логического диска при этом равен сумме объемов физических дисков, входящих в массив. На этом уровне RAID отсутствует избыточность, а выход из строя одного диска может привести к потере всех данных в виртуальном диске.

Уровень

RAID1

, или

Mirror

, создает идентичные копии данных на двух и более дисках. Объем виртуального диска при этом не превышает объема минимального из физических дисков. Данные на виртуальном диске RAID1 будут доступны, пока хотя бы один физический диск из массива работает. Использование RAID1 добавляет избыточности, но является достаточно дорогим решением, так как в массивах из двух и более дисков доступен объем только одного.

Уровень

RAID5

решает проблему дороговизны. Для создания массива с уровнем RAID5 необходимо как минимум 3 диска, при этом массив устойчив к выходу из строя одного диска. Данные в RAID5 хранятся блоками с контрольными суммами. Нет строгого деления на диски с данными и диски с контрольными суммами. Контрольные суммы в RAID5 — это результат операции XOR, примененной к N-1 блокам, каждый из которых взят со своего диска.

Хотя RAID-массивы повышают избыточность и предоставляют резервирование, они не подходят для хранения резервных копий.

После краткого экскурса по видам RAID-массивов можно переходить к устройствам и программам, которые позволяют собирать и использовать дисковые массивы.

Что такое RAID-массив

RAID (от англ. Redundant Array of Independent Disks — избыточный массив независимых дисков) — технология объединения нескольких жёстких дисков для повышения их производительности. Файловая система компьютера при этом воспринимает каждый диск как сектор, а сам массив как один элемент.

Для создания RAID-массива понадобиться от двух и более дисков, в зависимости от типа создаваемого рейда и требуемых функций.

BIOS

Ниже описана процедура ручной настройки зеркалирования дисков (RAID1) в операционной системе Windows Server:

1. Перейдите в Start → Control Panel → System And Security → Administrative Tools.
2. Выберите Create and format hard disk partitions.
3. Кликните правой кнопкой мыши по Disk 0 и выберите Convert to dynamic disk.
4. Повторите процедуру для Disk 1.
5. В Disk Management кликните правой кнопкой мыши на диске C: и в выпадающем меню выберите Add mirroring.
6. В следующем меню выберите Disk 1 и нажмите Add mirroring.

После выполнения действий начнется синхронизация дисков. Синхронизация займет некоторое время, которое зависит от объема дисков.

Самые распространенные типы массивов

• JBOD. Просто соединяет последовательно накопители в любом количестве, которое позволит контроллер, минимум один. Нет увеличения надежности, нет увеличения скорости. Зато можно соединять диски разного объема и скорости. Не рекомендуется для SSD из-за последовательного заполнения массива. Он будет либо полностью забит (из-за чего сильно теряет в ресурсе и скорости), либо свободен и фактически бездействовать.
• RAID 0. Понадобится минимум 2 накопителя близкого объема и скорости, надежность при этом уменьшается, так как выход одного накопителя делает нечитаемым содержимое всего массива. Повышает скорость операций с крупными блоками, потерь объема не происходит. Для SSD имеет смысл только в рабочих задачах принедостатке скорости. При операциях на мелких блоках, характерных для игр илизагрузки ОС, из-за возникающих накладных расходов эффект будет отрицательный.
• RAID 1. Понадобится два накопителя. Объем массива равен одному накопителю. Вопреки бытующим мнениям, защищает только от сбоя одного носителя. Режим незащищает от: шифровальщиков, повреждений данных на самом диске (в этом случае массив просто не в состоянии определить на каком диске верная информация, а на каком поврежденная). Хороший контроллер может увеличить скорость чтения с многопоточной нагрузкой, но от потребительских такого ждать не стоит.
• RAID 5. Понадобится минимум три накопителя. Повышает скорость чтения, скорость записи (в зависимости от контроллера может сильно отличаться, но в любом случае меньше чем у RAID 0). Имеет критический недостаток, связанный с особенностями потребительских дисков — средняя вероятность одного сбойного бита на 12,5 Тбайт прочитанных данных. Столкнувшись с таким при восстановлении массив «рассыпется».
• RAID 6. Требует наличия минимум четырех накопителей, при этом выдерживает отказ двух, что позволяет уменьшить риск отказа массива при восстановлении. Из-за особенностей алгоритмов коррекции ошибок заметно падает скорость записи. Это в свою очередь выливается в очень продолжительное восстановление при отказе без хорошего и дорогого контроллера.
• RAID 10. По сути это RAID 0, построенный на базе двух и более RAID 1. Требует четного количества накопителей не менее 4 штук, половина из которых будет отдана на поддержание отказоустойчивости. В идеале может выдержать отказ половины накопителей, но в худшем варианте отказ второго накопителя приводит к потере всех данных. Быстрый при чтении и записи, восстановление происходит очень быстро, но большой расход пространства под резерв.

Рейд массив: как создать

Создается путем подключения через специальный RAID контроллер. На данный момент есть 3 вида контроллеров:

1. Программный – программными средствами эмулируется массив, все вычисления производятся за счет ЦП.
2. Интегрированный – в основном распространено на материнских платах (не серверного сегмента). Небольшой чип на мат. плате, отвечающий за эмуляцию массива, вычисления производятся через ЦП.
3. Аппаратный – плата расширения (для стационарных компьютеров), обычно с PCI интерфейсом, обладает собственной памятью и вычислительным процессором.

RAID массив hdd: Как сделать из 2 дисков через IRST

Тестовый стенд

Каждый из способов организации дисковых массивов имеет свои физические плюсы и минусы. Но есть ли разница в производительности при работе с дисковыми массивами?

Для достижения максимальной справедливости все тесты будут проведены на одном и том же сервере. Его конфигурация:

• 2x Intel® Xeon® 6240;
• 12x DDR4-2666 16 GB;
• LSI MegaRAID 9460-8i;
• Intel® VROC Standard Hardware Key;
• 4x Intel® SSD DC P4510 U.2 2TB;
• 1x Samsung 970 EVO Plus M.2 500GB.

Тестируемыми выступают P4510, из которых одна половина подключена к материнской плате, а вторая — к RAID-контроллеру. На M.2 установлена операционная система Ubuntu 20.04, а тесты будут выполняться при помощи fio версии 3.16.

Как создать и настроить RAID массив

Рейд массив можно сделать путем подключения нескольких HDD к материнской плате компьютера, поддерживающей данную технологию. Это означает, что у такой материнской платы есть интегрированный контроллер, который, как правило, встраивается в южный мост чипсета. Но, контроллер может быть и внешний, который подключается через PCI или PCI-E разъем. Каждый контроллер, как правило, имеет свое ПО для настройки.

Рейд может быть организован как на аппаратном уровне, так и на программном, последний вариант — наиболее распространен среди домашних ПК. Встроенный в материнку контроллер пользователи не любят за плохую надежность. Кроме того в случае повреждения материнки восстановить данные будет очень проблематично. На программном уровне роль контроллера играет центральный процессор, в случае чего —можно будет преспокойно перенести ваш рейд массив на другой ПК.

Аппаратный

Как же сделать RAID массив? Для этого вам необходимо:

1. Достать где-то материнскую плату с поддержкой рейда (в случае аппаратного RAID);
2. Купить минимум два одинаковых винчестера. Лучше, чтобы они были идентичны не только по характеристикам, но и одного производителя и модели, и подключались к мат. плате при помощи одного интерфейса.
3. Перенесите все данные с ваших HDD на другие носители, иначе в процессе создания рейда они уничтожатся.
4. Далее, в биосе потребуется включить поддержку RAID, как это сделать в случае с вашим компьютером — подсказать не могу, по причине того, что биосы у всех разные. Обычно этот параметр называется примерно так: «SATA Configuration или Configure SATA as RAID».
5. Затем перезагрузите ПК и должна будет появиться  таблица с более тонкими настройками рейда. Возможно, придется нажать комбинацию клавиш «ctrl+i» во время процедуры «POST», чтобы появилась эта таблица. Для тех, у кого внешний контроллер скорее всего надо будет нажать «F2». В самой таблице жмем «Create Massive» и выбираем необходимый уровень массива.

После создания raid массива в BIOS, необходимо зайти в «управление дисками» в ОС Windows 7–10 и отформатировать не размеченную область — это и есть наш массив.

Программный

Для создания программного RAID ничего включать или отключать в BIOS не придется. Вам, по-сути, даже не нужна поддержка рейда материнской платой. Как уже было упомянуто выше, технология реализовывается за счет центрального процессора ПК и средств самой винды. Ага, вам даже не нужно ставить никакое стороннее ПО. Правда таким способом можно создать разве что RAID первого типа, который «зеркало».

Жмем правой кнопкой по «мой компьютер»—пункт «управление»—«управление дисками». Затем щелкаем по любому из жестких, предназначенных для рейда (диск1 или диск2) и выбираем «Создать зеркальный том». В следующем окне выбираем диск, который будет зеркалом другого винчестера, затем назначаем букву и форматируем итоговый раздел.

В данной утилите зеркальные тома подсвечиваются одним цветом (красным) и обозначены одной буквой. При этом, файлы копируются на оба тома, один раз на один том, и этот же файл копируется на второй том. Примечательно, что в окне «мой компьютер» наш массив будет отображаться как один раздел, второй раздел как бы скрыт, чтобы не «мозолить» глаза, ведь там находятся те же самые файлы-дубли.

Если какой то винчестер выйдет из строя, появится ошибка «Отказавшая избыточность», при этом на втором разделе все останется в сохранности.

Видео по настройке RAID массивов на компьютере Windows