RAIDの概要、RAIDおよびRAIDレベルの概念-パート1


RAID は安価なディスクの冗長アレイですが、現在は独立ドライブの冗長アレイと呼ばれています。以前は小さいサイズのディスクを購入するのは非常にコストがかかりましたが、現在は以前と同じ量の大きいサイズのディスクを購入できます。 RAIDは、論理ボリュームになるためのプール内のディスクの単なるコレクションです。

RAIDには、グループ、セット、またはアレイが含まれます。ドライバの組み合わせにより、ディスクのグループが作成され、RAIDアレイまたはRAIDセットが形成されます。 RAIDコントローラーに接続されたディスクの数が2以上で、論理ボリュームを作成することも、1つ以上のドライブをグループに含めることもできます。ディスクのグループに適用できるRAIDレベルは1つだけです。 RAIDは、優れたパフォーマンスが必要な場合に使用されます。選択したRAIDレベルに応じて、パフォーマンスが異なります。フォールトトレランスと高可用性によるデータの保存。

このシリーズのタイトルは、パート1〜9でRAIDをセットアップするための準備であり、次のトピックについて説明します。

これは9チュートリアルシリーズのパート1です。ここでは、LinuxでのRAIDのセットアップに必要なRAIDの紹介、RAIDの概念、およびRAIDレベルについて説明します。

ソフトウェアRAIDとハードウェアRAID

ソフトウェアRAID は、ホストからリソースを消費するため、パフォーマンスが低下します。 RAIDソフトウェアは、ソフトウェアRAIDボリュームからデータを読み取るためにロードする必要があります。 RAIDソフトウェアをロードする前に、OSはRAIDソフトウェアをロードするために起動する必要があります。ソフトウェアレイドで物理ハードウェアは必要ありません。ゼロコストの投資。

ハードウェアRAID は高性能です。これらは、PCIExpressカードを使用して物理的に構築された専用のRAIDコントローラーです。ホストリソースは使用しません。キャッシュが読み書きできるNVRAMがあります。停電が発生した場合でも、再構築中にキャッシュを保存します。バッテリー電源のバックアップを使用してキャッシュを保存します。大規模に必要な非常に費用のかかる投資。

ハードウェアRAIDカードは次のようになります。

  1. Parity method in raid regenerate the lost content from parity saved information’s. RAID 5, RAID 6 Based on Parity.
  2. Stripe is sharing data randomly to multiple disk. This won’t have full data in a single disk. If we use 3 disks half of our data will be in each disks.
  3. Mirroring is used in RAID 1 and RAID 10. Mirroring is making a copy of same data. In RAID 1 it will save the same content to the other disk too.
  4. Hot spare is just a spare drive in our server which can automatically replace the failed drives. If any one of the drive failed in our array this hot spare drive will be used and rebuild automatically.
  5. Chunks are just a size of data which can be minimum from 4KB and more. By defining chunk size we can increase the I/O performance.

RAIDにはさまざまなレベルがあります。ここでは、主に実際の環境で使用されるRAIDレベルのみを示します。

  1. RAID0 = Striping
  2. RAID1 = Mirroring
  3. RAID5 = Single Disk Distributed Parity
  4. RAID6 = Double Disk Distributed Parity
  5. RAID10 = Combine of Mirror & Stripe. (Nested RAID)

RAIDは、ほとんどのLinuxディストリビューションで mdadm パッケージを使用して管理されます。各RAIDレベルについて簡単に見てみましょう。

ストライピングは優れた性能を発揮します。 RAID 0(ストライピング)では、データは共有方式を使用してディスクに書き込まれます。コンテンツの半分は1つのディスクにあり、残りの半分は別のディスクに書き込まれます。

2つのディスクドライブがあると仮定します。たとえば、データ「 TECMINT 」を論理ボリュームに書き込むと、「 T 」が最初のディスクに保存されるため保存されます。 「 E 」は2番目のディスクに保存され、「 C 」は最初のディスクに保存され、「 M 」は2番目のディスクとそれはラウンドロビンプロセスで続行されます。

この状況では、ドライブのいずれかに障害が発生すると、データが失われます。これは、ディスクの1つからのデータの半分がレイドの再構築に使用できないためです。しかし、書き込み速度とパフォーマンスを比較すると、RAID0は優れています。 RAID 0(ストライピング)を作成するには、少なくとも2つのディスクが必要です。貴重なデータが必要な場合は、このRAIDレベルを使用しないでください。

  1. High Performance.
  2. There is Zero Capacity Loss in RAID 0
  3. Zero Fault Tolerance.
  4. Write and Reading will be good performance.

ミラーリングは優れたパフォーマンスを発揮します。ミラーリングは、私たちが持っているものと同じデータのコピーを作成できます。 2TBのハードドライブが2つあるとすると、合計で4TBになりますが、ドライブがRAIDコントローラーの背後にあるミラーリングでは、論理ドライブを形成します。2TBの論理ドライブしか表示されません。

データを保存している間、両方の2TBドライブに書き込みます。 RAID 1またはミラーを作成するには、最低2台のドライブが必要です。ディスク障害が発生した場合は、新しいディスクを交換することでレイドセットを再現できます。 RAID 1でディスクのいずれかに障害が発生した場合、他のディスクに同じコンテンツのコピーがあったため、他のディスクからデータを取得できます。したがって、データの損失はありません。

  1. Good Performance.
  2. Here Half of the Space will be lost in total capacity.
  3. Full Fault Tolerance.
  4. Rebuilt will be faster.
  5. Writing Performance will be slow.
  6. Reading will be good.
  7. Can be used for operating systems and database for small scale.

RAID 5は、主にエンタープライズレベルで使用されます。 RAID 5は、分散パリティ方式で動作します。パリティ情報は、データを再構築するために使用されます。残りの正常なドライブに残っている情報から再構築します。これにより、ドライブの障害からデータが保護されます。

4つのドライブがあると仮定します。1つのドライブに障害が発生した場合、障害が発生したドライブを交換するときに、交換したドライブをパリティ情報から再構築できます。 1TBハードドライブが4台ある場合、パリティ情報は4台すべてのドライブに保存されます。パリティ情報は各ドライバーに256GBで保存され、各ドライブに他の768GBがユーザー用に定義されます。 RAID 5は、単一のドライブ障害から生き残ることができます。ドライブに1つ以上障害が発生すると、データが失われます。

  1. Excellent Performance
  2. Reading will be extremely very good in speed.
  3. Writing will be Average, slow if we won’t use a Hardware RAID Controller.
  4. Rebuild from Parity information from all drives.
  5. Full Fault Tolerance.
  6. 1 Disk Space will be under Parity.
  7. Can be used in file servers, web servers, very important backups.

RAID 6は、2つのパリティ分散システムを備えたRAID5と同じです。主に多数のアレイで使用されます。少なくとも4台のドライブが必要です。2台のドライブに障害が発生した場合でも、新しいドライブを交換しながらデータを再構築できます。

RAID 5は、4つのドライバーすべてに同時にデータを書き込むため、非常に低速です。ハードウェアRAIDコントローラーを使用している間は平均速度になります。 1TBハードドライブが6台ある場合、4台のドライブがデータに使用され、2台のドライブがパリティに使用されます。

  1. Poor Performance.
  2. Read Performance will be good.
  3. Write Performance will be Poor if we not using a Hardware RAID Controller.
  4. Rebuild from 2 Parity Drives.
  5. Full Fault tolerance.
  6. 2 Disks space will be under Parity.
  7. Can be Used in Large Arrays.
  8. Can be use in backup purpose, video streaming, used in large scale.

RAID 10は、1 +0または0 + 1と呼ぶことができます。これにより、ミラーとストライピングの両方の作業が実行されます。 RAID 10では、ミラーが最初になり、ストライプが2番目になります。RAID01では、ストライプが最初になり、ミラーが2番目になります。RAID10は、01よりも優れています。

ドライブの数が4つあると仮定します。論理ボリュームにデータを書き込んでいる間、ミラーとストライプの方法を使用して4つのドライブすべてに保存されます。

RAID10でデータ「 TECMINT 」を書き込んでいる場合、次のようにデータが保存されます。最初の「 T 」は両方のディスクに書き込み、2番目の「 E 」は両方のディスクに書き込みます。このステップは、すべてのデータ書き込みに使用されます。すべてのデータのコピーを他のディスクにも作成します。

同時に、RAID 0方式を使用し、次のようにデータを書き込みます。「 T 」は最初のディスクに書き込み、「 E 」は2番目のディスクに書き込みます。この場合も、「 C 」は最初のディスクに書き込み、「 M 」は2番目のディスクに書き込みます。

  1. Good read and write performance.
  2. Here Half of the Space will be lost in total capacity.
  3. Fault Tolerance.
  4. Fast rebuild from copying data.
  5. Can be used in Database storage for high performance and availability.

結論

この記事では、RAIDとは何か、実際の環境でRAIDで主に使用されるレベルについて説明しました。 RAIDについての記事を学んだことを願っています。 RAIDセットアップの場合、RAIDに関する基本的な知識を知っている必要があります。上記の内容は、RAIDに関する基本的な理解を満たします。

次の今後の記事では、さまざまなレベルを使用してRAIDをセットアップおよび作成する方法、RAIDグループ(アレイ)の拡張、故障したドライブのトラブルシューティングなどについて説明します。

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