Программный RAID

Программный RAID — это способ построения RAID массива средствами операционной системы. 

Технология RAID  позволяет объединять физические диски в один массив. Этот процесс может осуществляться двумя способами – с использованием аппаратного контроллера и программно.

В программный RAID управление дисками и распределение данных полностью ложится на программные механизмы ОС, что делает технологию доступной и относительно простой для внедрения.

Принцип работы

Формирование массива происходит за счет вычислительных ресурсов центрального процессора сервера. В зависимости от уровня RAID реализуются разные методы:

• RAID 0 (Striping)

В этой конфигурации данные делятся на блоки и записываются на разные диски. Благодаря параллельной работе накопителей достигается высокая скорость чтения и записи. 

Главный минус — полное отсутствие отказоустойчивости: выход из строя одного накопителя приводит к полной потере массива. Поэтому RAID 0 применяют там, где необходима скорость, а не сохранность, например, для временных данных или в тестовых стендах.

• RAID 1 (Mirroring)

Здесь каждый блок данных записывается сразу на два диска. Такое зеркалирование гарантирует сохранность информации при сбое одного из накопителей. Чтение тоже ускоряется: система может одновременно обращаться к разным копиям. 

Недостаток в том, что доступный объем массива равен лишь размеру только одного диска, поскольку вторая половина используется для дублирования. Такой вариант выбирают для систем, где надежность важнее объема.

• RAID 5 (Striping с четностью)

Для работы требуется минимум три диска. Информация распределяется между всеми накопителями в массиве вместе с паритетными блоками. При отказе одного диска система может восстановить недостающую информацию с помощью оставшихся. 

Этот уровень RAID сочетает разумный баланс между производительностью, затратами на хранение и отказоустойчивостью. Его часто используют на файловых серверах и в корпоративных приложениях среднего уровня.

• RAID 6 (Striping с двойной четностью)

В массиве участвуют минимум четыре диска и вычисляет двойную контрольную сумму для каждого набора данных. Это позволяет выдержать отказ сразу двух накопителей без потери данных. 

RAID 6 часто применяется в больших хранилищах и корпоративных системах, где вероятность одновременного сбоя дисков выше. Защита здесь максимальная, но производительность ниже, чем у RAID 5, из-за дополнительных вычислений при записи.

Сравнение с аппаратным RAID

В аппаратном RAID вычислительные операции по организации массива выполняет специализированный контроллер, оснащенный собственным процессором и кэшем. Это разгружает основной ЦП сервера и позволяет системе работать предсказуемо даже при высоких нагрузках ввода-вывода. 

Такой подход минимизирует задержки, особенно при использовании уровней с вычислением контрольных сумм (RAID 5, RAID 6). Однако стоимость такой системы выше: аппаратные контроллеры стоят дороже и требуют совместимого оборудования.

Преимущества программного RAID

• Доступность — не требует покупки аппаратного контроллера, что уменьшает затраты.
• Гибкость — конфигурация и управление массивами выполняются стандартными средствами ОС.
• Простота — настройка и поддержка не требуют сложной интеграции.

Применение

Программный RAID используют там, где важна доступная цена и базовая защита данных, а не максимальная производительность: в небольших компаниях, на тестовых стендах, в приложениях с умеренными требованиями к скорости доступа к данным.