MDADM to narzędzie służące do tworzenia, zarządzania i monitorowania programowych urządzeń RAID w systemie Linux, obsługujące różne typy konfiguracji RAID.
W tym artykule omówię niektóre terminy MDADM. Omówię także działanie różnych typów konfiguracji MDADM RAID i ich wymagania.
Aktywne i zapasowe urządzenia MDADM
Konfiguracja RAID MDADM może obejmować urządzenia aktywne i zapasowe. Aktywny I Zapasowy urządzenia współpracują ze sobą, aby zapewnić ochronę danych w przypadku awarii jednego lub większej liczby urządzeń pamięci masowej dodanych do macierzy RAID.
Aktywne urządzenia: Urządzenia pamięci masowej aktualnie używane przez MDADM.
Urządzenia zapasowe: Urządzenia pamięci masowej, których obecnie nie używa MDADM, ale zostaną dodane do macierzy RAID MDADM (jako Aktywne urządzenia ) jeśli jeden lub więcej Aktywne urządzenia ponieść porażkę.
Zasady działania urządzeń pamięci masowej MDADM Active i Spare opisano na poniższych rysunkach. Na rysunku po lewej stronie mamy macierz RAID MDADM z 4 urządzeniami, która jest skonfigurowana z dwoma zapasowymi urządzeniami pamięci masowej w celu zapewnienia bezpieczeństwa w przypadku awarii. W przypadku awarii urządzenia pamięci masowej macierzy RAID MDADM (np. dysk 3 po prawej stronie rysunku) do macierzy MDADM zostanie dodane zapasowe urządzenie pamięci masowej jako aktywne urządzenie pamięci masowej (np. dysk 5 po prawej stronie rysunku) ).
Obsługiwane typy RAID MDADM:
MDADM obsługuje różne typy konfiguracji RAID:
- RAID0
- RAID 1
- RAID 5
- RAID6
- RAID 10 (lub RAID 1+0)
W następnych sekcjach wyjaśnię wymagania dotyczące różnych konfiguracji MDADM RAID i sposób działania różnych konfiguracji MDADM RAID.
Jak działa MDADM RAID-0
Aby utworzyć macierz RAID MDADM w konfiguracji RAID-0, potrzebne są co najmniej dwa urządzenia pamięci masowej. Konfiguracja MDADM RAID-0 nie wymaga żadnych zapasowych urządzeń pamięci masowej. Macierz MDADM RAID-0 rozdziela dane pomiędzy wszystkie urządzenia pamięci masowej dodane do macierzy. RAID-0 nie zapewnia redundancji danych. Tak więc, jeśli którekolwiek z urządzeń pamięci masowej w macierzy RAID-0 ulegnie awarii, cała macierz RAID ulegnie awarii (stracisz wszystkie dane). RAID-0 jest używany głównie do tworzenia dużego urządzenia pamięci masowej z kilku mniejszych urządzeń pamięci masowej. RAID 0 nie jest używany w aplikacjach o znaczeniu krytycznym.
Poniżej podsumowano właściwości konfiguracji MDADM RAID-0:
Minimalne wymagane urządzenia pamięci masowej: 2
Wymagania dotyczące zapasowego urządzenia pamięci masowej: Nic
Bezpieczeństwo danych: Nic
Szybkość odczytu danych: Łączna prędkość odczytu wszystkich urządzeń pamięci masowej dodanych do macierzy RAID-0.
Szybkość zapisu danych: Łączna prędkość zapisu wszystkich urządzeń pamięci masowej dodanych do macierzy RAID-0.
Dostępna przestrzeń dyskowa do przechowywania danych: Całkowity rozmiar wszystkich dysków dodanych do macierzy RAID-0.
Przykładową macierz MDADM RAID-0 przedstawiono na poniższym rysunku. Jeśli 2 X 100 GB urządzenia pamięci masowej używane w konfiguracji MDADM RAID-0, można przechowywać około 200 GB danych w macierzy RAID.
Jak działa MDADM RAID-1
Aby utworzyć macierz RAID MDADM w konfiguracji RAID-1, potrzebne są co najmniej dwa urządzenia pamięci masowej. Konfiguracja MDADM RAID-1 może obejmować dowolną liczbę zapasowych urządzeń pamięci masowej. Macierz MDADM RAID-1 przechowuje te same dane na wszystkich urządzeniach pamięci masowej dodanych do macierzy. RAID-1 maksymalizuje redundancję danych. Dopóki jedno z urządzeń pamięci masowej w macierzy RAID-1 będzie w dobrym stanie, Twoje dane będą bezpieczne. RAID-1 służy głównie do zapewnienia maksymalnej ochrony danych i idealnie nadaje się do zastosowań o znaczeniu krytycznym.
Poniżej podsumowano właściwości konfiguracji MDADM RAID-1:
Minimalne wymagane urządzenia pamięci masowej: 2
Wymagania dotyczące zapasowego urządzenia pamięci masowej: Tyle, ile potrzebujesz.
Bezpieczeństwo danych: Zapewnione jest maksymalne bezpieczeństwo danych. Dane są bezpieczne, jeśli co najmniej jedno urządzenie magazynujące jest w dobrym stanie.
Szybkość odczytu danych: Łączna prędkość odczytu wszystkich urządzeń pamięci masowej dodanych do macierzy RAID-1.
Szybkość zapisu danych: Szybkość zapisu najwolniejszego urządzenia pamięci masowej w macierzy RAID-1.
Dostępna przestrzeń dyskowa do przechowywania danych: Miejsce na dysku jednego z urządzeń pamięci masowej macierzy RAID-1.
Przykładową macierz MDADM RAID-1 przedstawiono na poniższym rysunku. Jeśli 2 X 100 GB urządzenia pamięci masowej używane w konfiguracji MDADM RAID-1, można przechowywać około 100 GB danych w macierzy RAID. Jeśli dodałeś 1 X 100 GB urządzenie pamięci masowej do macierzy RAID-1 jako urządzenie zapasowe, a jedno z urządzeń pamięci masowej w macierzy RAID-1 ulegnie awarii, zapasowe urządzenie pamięci masowej stanie się aktywnym urządzeniem pamięci masowej macierzy RAID-1.
Jak działa MDADM RAID-5
Aby utworzyć macierz RAID MDADM w konfiguracji RAID-5, potrzebne są co najmniej trzy urządzenia pamięci masowej. Konfiguracja MDADM RAID-5 może obejmować dowolną liczbę zapasowych urządzeń pamięci masowej. Macierz MDADM RAID-5 oblicza pojedynczą parzystość danych przechowywanych w macierzy i rozprowadza ją pomiędzy urządzeniami pamięci masowej dodanymi do macierzy. Do przechowywania informacji o parzystości wykorzystywana jest pojedyncza przestrzeń dyskowa, a pozostała część przestrzeni dyskowej może być używana do przechowywania danych. Macierz MDADM RAID-5 może tolerować awarię pojedynczego dysku. RAID-5 maksymalizuje przestrzeń do przechowywania danych, zapewniając jednocześnie bezpieczeństwo danych. RAID-5 jest wystarczająco dobry do przechowywania ważnych danych.
Poniżej podsumowano właściwości konfiguracji MDADM RAID-5:
Minimalne wymagane urządzenia pamięci masowej: 3
Wymagania dotyczące zapasowego urządzenia pamięci masowej: Tyle, ile potrzebujesz.
Bezpieczeństwo danych: Używa pojedynczej parzystości, aby zapewnić tolerancję na awarię pojedynczego dysku.
Szybkość odczytu danych: Łączna prędkość odczytu wszystkich urządzeń pamięci masowej dodanych do macierzy RAID-5 minus jedno urządzenie pamięci masowej (ponieważ będzie ono używane do przechowywania informacji o parzystości, a nie rzeczywistych danych).
Szybkość zapisu danych: Łączna prędkość zapisu wszystkich urządzeń pamięci masowej dodanych do macierzy RAID-5 minus jedno urządzenie pamięci masowej (ponieważ będzie ono używane do przechowywania informacji o parzystości, a nie rzeczywistych danych).
Dostępna przestrzeń dyskowa do przechowywania danych: Do przechowywania informacji o parzystości, a nie rzeczywistych danych, wykorzystywany jest jeden dysk w macierzy RAID-5. Pozostałą przestrzeń dyskową macierzy RAID-5 można wykorzystać do przechowywania danych.
Przykład macierzy MDADM RAID-5 pokazano na rysunku (po lewej) poniżej. Jeśli 3 X 100 GB urządzenia pamięci masowej używane w konfiguracji MDADM RAID-5, można przechowywać około 200 GB danych w macierzy RAID. Jedno urządzenie pamięci masowej o pojemności miejsca na dysku – 100 GB służy do przechowywania informacji o parzystości macierzy RAID-5.
Jeśli jedno z urządzeń pamięci masowej w macierzy RAID-5 ulegnie awarii, jak pokazano na środkowym rysunku, Twoje dane pozostaną dostępne. Jeśli dodałeś 1 X 100 GB urządzenie pamięci masowej do macierzy RAID-5 jako urządzenie zapasowe, jak pokazano na lewym rysunku, a jedno z urządzeń pamięci masowej w macierzy RAID-5 ulegnie awarii, jak pokazano na środkowym rysunku, zapasowe urządzenie pamięci masowej stanie się pamięcią aktywną urządzenie macierzy RAID-5, jak pokazano na prawym rysunku.
Gdy zapasowe urządzenie pamięci masowej stanie się aktywne, informacje o parzystości zostaną użyte do ponownego obliczenia utraconych danych, a nowo dodane urządzenie pamięci masowej zostanie zapełnione ponownie obliczonymi danymi.
Jak działa MDADM RAID-6
Aby utworzyć macierz RAID MDADM w konfiguracji RAID-6, potrzebne są co najmniej cztery urządzenia pamięci masowej. Konfiguracja MDADM RAID-6 może obejmować dowolną liczbę zapasowych urządzeń pamięci masowej. Macierz MDADM RAID-6 oblicza dwa zestawy parzystości na podstawie danych przechowywanych w macierzy i rozdziela je pomiędzy urządzeniami pamięci masowej dodanymi do macierzy. Do przechowywania informacji o parzystości wykorzystywane są dwa dyski, a pozostałą część można wykorzystać do przechowywania danych. Macierz MDADM RAID-6 toleruje maksymalnie dwie awarie dysków. RAID-6 maksymalizuje przestrzeń do przechowywania danych, zapewniając jednocześnie większe bezpieczeństwo danych niż RAID-5. RAID-6 jest bardzo dobry do przechowywania ważnych danych.
Poniżej podsumowano właściwości konfiguracji MDADM RAID-6:
Minimalne wymagane urządzenia pamięci masowej: 4
Wymagania dotyczące zapasowego urządzenia pamięci masowej: Tyle, ile potrzebujesz.
Bezpieczeństwo danych: Wykorzystuje podwójną parzystość, aby zapewnić tolerancję na awarie dwóch dysków.
Szybkość odczytu danych: Łączna prędkość odczytu wszystkich urządzeń pamięci masowej dodanych do macierzy RAID-6 minus dwa urządzenia pamięci masowej (ponieważ będą one używane do przechowywania informacji o parzystości, a nie rzeczywistych danych).
Szybkość zapisu danych: Łączna prędkość zapisu wszystkich urządzeń pamięci masowej dodanych do macierzy RAID-6 minus dwa urządzenia pamięci masowej (ponieważ będzie ona używana do przechowywania informacji o parzystości, a nie rzeczywistych danych).
Dostępna przestrzeń dyskowa do przechowywania danych: Dwa dyski w macierzy RAID-6 służą do przechowywania informacji o parzystości, a nie rzeczywistych danych. Pozostałą przestrzeń dyskową macierzy RAID-6 można wykorzystać do przechowywania danych.
Przykład macierzy MDADM RAID-6 pokazano na lewym rysunku poniżej. Jeśli 4 X 100 GB urządzenia pamięci masowej używane w konfiguracji MDADM RAID-6, można przechowywać około 200 GB danych w macierzy RAID. Miejsce na dysku o wartości dwóch urządzeń pamięci masowej – 2x100 GB służy do przechowywania informacji o parzystości macierzy RAID-6.
Jeśli maksymalnie dwa urządzenia pamięci masowej w macierzy RAID-6 ulegną awarii, jak pokazano na środkowym rysunku, Twoje dane pozostaną dostępne. Jeśli dodałeś 1 X 100 GB urządzenie pamięci masowej do macierzy RAID-6 jako urządzenie zapasowe, jak pokazano na lewym rysunku, a jedno z urządzeń pamięci masowej w macierzy RAID-6 ulegnie awarii, zapasowe urządzenie pamięci masowej stanie się aktywnym urządzeniem pamięci masowej macierzy RAID-6 , jak pokazano na prawym rysunku.
Gdy zapasowe urządzenie magazynujące stanie się aktywnym urządzeniem magazynującym w macierzy RAID-6, informacje o parzystości zostaną wykorzystane do ponownego obliczenia utraconych danych, a nowo dodane urządzenie magazynujące zostanie zapełnione ponownie obliczonymi danymi.
Jak działa MDADM RAID 1+0 lub RAID-10
MDADM RAID 1+0, czyli RAID-10, to hybrydowa konfiguracja RAID. Składa się z macierzy RAID-1 i macierzy RAID-0. Niektóre urządzenia pamięci masowej tworzą macierze RAID-1, a macierze RAID-1 są następnie wykorzystywane do tworzenia macierzy RAID-0.
Aby utworzyć macierz RAID-10, potrzebujesz parzystej liczby urządzeń pamięci masowej. Każda para urządzeń pamięci masowej tworzy macierze RAID-1, a wszystkie macierze RAID-1 są łączone w celu utworzenia macierzy RAID-0. Dlatego nadano mu nazwę RAID-10.
Przykład macierzy RAID-10 lub macierzy RAID 1+0 przedstawiono na poniższym rysunku. Jak widać, dysk 1 (100 GB) i dysk 2 (100 GB) tworzą macierz RAID-1 ze 100 GB miejsca na dysku dostępnym do przechowywania danych. W ten sam sposób dysk 3 i dysk 4 tworzą kolejną macierz RAID-1 (100 GB). Następnie macierze RAID-1 są następnie łączone w macierz RAID-0, co daje 200 GB miejsca na dysku do przechowywania danych.
Jedną z zalet macierzy RAID-10 jest to, że każda para urządzeń pamięci masowej tworzących macierze RAID-1 jest modułowa. W każdej modułowej macierzy RAID-1 jedno urządzenie pamięci masowej może ulec awarii, ale Twoje dane pozostają bezpieczne.
Ze względu na sposób, w jaki RAID-1 i RAID-0 współpracują w macierzy RAID-10, w przypadku awarii dysku macierz RAID może odbudować się szybciej w porównaniu z RAID-5 i RAID-6, po wymianie uszkodzonego dysku. Szybsza wydajność odbudowy wynika głównie z modułowej konstrukcji i braku konieczności obliczania informacji o parzystości, takich jak RAID-5 i RAID-6. Ponadto podczas odbudowy macierzy RAID wydajność całej macierzy RAID pozostaje niezmieniona, w przeciwieństwie do macierzy RAID-5 i RAID-6. Będzie to miało wpływ na jedyną wydajność pary dysków w macierzy RAID-1, w przypadku której dysk uległ awarii.
Możesz także dodać zapasowe urządzenia pamięci masowej do macierzy RAID-10. Dyski zapasowe działają w RAID-10 tak samo, jak w innych konfiguracjach MDADM RAID, co widać na poniższym rysunku.
Poniżej podsumowano właściwości konfiguracji MDADM RAID-10:
Minimalne wymagane urządzenia pamięci masowej: 4
Wymagania dotyczące zapasowego urządzenia pamięci masowej: Tyle, ile potrzebujesz.
Bezpieczeństwo danych: W danym momencie jeden dysk w każdej grupie RAID-1 może ulec awarii. Zatem połowa urządzeń pamięci masowej może ulec awarii, a Twoje dane będą nadal bezpieczne, o ile co najmniej jeden dysk w każdej grupie RAID-1 będzie nadal sprawny.
Szybkość odczytu danych: Szybkość odczytu wszystkich urządzeń pamięci masowej dodanych do macierzy RAID-10 podzielona przez 2.
Szybkość zapisu danych: Oblicz prędkość zapisu wszystkich urządzeń pamięci masowej dodanych do macierzy RAID-10, dzieląc ją przez 2.
Dostępna przestrzeń dyskowa do przechowywania danych: Połowę przestrzeni dyskowej macierzy RAID-10 można wykorzystać do przechowywania danych.
Wniosek
Omówiłem niektóre warunki dotyczące macierzy RAID MDADM. Omówiłem także działanie różnych typów konfiguracji MDADM RAID i ich wymagania.