Существует множество различных способов организации данных в массиве RAID. Эти способы называются "уровнями RAID". Разные уровни RAID имеют разные характеристики скорости и отказоустойчивости. Уровень RAID 0 не является отказоустойчивым. Уровни 1, 1E, 5, 50, 6, 60 и 1+0 отказоустойчивы в разной степени — если один из жестких дисков в массиве выходит из строя, данные все равно восстанавливаются на лету и прерывания доступа не происходит.

Уровни RAID 2, 3 и 4 определены теоретически, но не используются на практике.

Существуют и более сложные схемы: RAID 5E/5EE (с включением некоторого объема резервного пространства) и RAID   DP, но они выходят за рамки данного справочника.

Используйте RAID0, когда вам нужна производительность, но данные не важны.

В RAID0 данные делятся на блоки, и блоки по очереди записываются на диски.

RAID0 обеспечивает наилучшие скорости, особенно скорость записи данных, потому что запросы на чтение и запись равномерно распределены по всем дискам в массиве. Обратите внимание, что RAID1, зеркало, может обеспечить такое же улучшение для чтения, но для записи. Так что если запрос поступает, скажем, для блоков 1, 2 и 3, каждый блок считывается со своего диска. Таким образом, данные считываются в три раза быстрее, чем с одного диска.

Однако RAID0 вообще не обеспечивает отказоустойчивости. Если какой-либо из дисков в массиве выйдет из строя, весь массив выйдет из строя, и все данные будут потеряны.

Решения RAID0 обходятся недорого, и RAID0 использует всю емкость дисков.

Если контроллер RAID0 выходит из строя, вы можете выполнить восстановление RAID0 относительно легко с помощью программного обеспечения для восстановления RAID. Однако следует помнить, что если произойдет сбой хотя бы одного диска, данные будут потеряны безвозвратно.

RAID1E — это зеркало, созданное на нечетном количестве дисков. С RAID1E вы все равно получаете 50% накладных расходов на объем хранилища, поскольку каждый блок данных избыточно хранится на двух зеркальных копиях. В отличие от RAID1, RAID1E использует технику чередования, которая обеспечивает увеличение скорости чтения даже для деградировавших конфигураций.

С RAID1 предполагается использовать только 2 диска или максимум три (трехстороннее зеркало), потому что иметь более 3-х копий одних и тех же данных действительно затратно с точки зрения дискового пространства. RAID1E позволяет придерживаться конфигурации зеркала, имея более двух дисков в наборе.

Используйте RAID1E, когда вам необходимо надежное хранилище, которое может пережить отказ одного диска, созданное на нечетном количестве дисков.

Используйте зеркалирование, когда вам необходимо надежное хранилище относительно небольшой емкости.

RAID1 сохраняет две идентичные копии данных на двух жестких дисках. Если один из дисков выйдет из строя, все данные можно будет прочитать с другого диска. Методика зеркалирования не использует блоки и чередование.

Скорость чтения может быть улучшена в некоторых реализациях, поскольку запросы на чтение отправляются на два диска по очереди. Подобно RAID0, это должно увеличить скорость в два раза. Однако не все реализации используют эту технику.

Скорость записи на RAID1 такая же, как скорость записи на один диск, поскольку все копии данных должны быть обновлены.

RAID1 использует емкость одного из своих дисков для поддержания отказоустойчивости. Это составляет 50% потери емкости для массива. Например, если вы объедините два диска по 500 ГБ в RAID1, вы получите только 500 ГБ полезного дискового пространства.

Если контроллер RAID1 выходит из строя, вам не нужно восстанавливать ни конфигурацию массива, ни данные с него. Чтобы получить данные, просто подключите любой из дисков к заведомо исправному компьютеру.

RAID5 -это большое, надежное и относительно дешевое хранилище.

В RAID5 блоки данных записываются равномерно на все диски по схеме, аналогичной RAID0. Однако в каждую строку записывается еще один дополнительный блок "четности". Эти дополнительные данные четности, полученные из всех блоков данных в строке, обеспечивают избыточность. Если один из дисков выходит из строя и, таким образом, один блок в строке становится нечитаемым, содержимое этого блока можно восстановить, используя данные четности вместе со всеми оставшимися блоками данных.

Если все диски в порядке, запросы на чтение распределяются равномерно по дискам, обеспечивая скорость чтения, аналогичную скорости RAID0. Так, для массива RAID0 из N дисков скорость чтения будет в N раз больше по сравнению с единичным диском, в то же время, N-дисковый RAID5 обеспечивает в (N-1) раз большую скорость чтения. Если один из дисков вышел из строя, скорость чтения снижается до скорости одного диска, поскольку для обслуживания запроса требуются все блоки в ряду.

Скорость записи RAID5 ограничена обновлениями четности. Для каждого записанного блока соответствующий ему блок четности должен быть прочитан, обновлен, а затем записан обратно. Таким образом, существенного улучшения скорости записи на RAID5 нет, если оно вообще есть.

Емкость одного диска-члена массива используется для поддержания отказоустойчивости. Например, если у вас 10 дисков по 1 ТБ каждый, результирующая емкость RAID5 составит 9 ТБ.

Если контроллер RAID5 выйдет из строя, вы все равно сможете восстановить данные из массива с помощью программного обеспечения для восстановления RAID 5. В отличие от RAID0, RAID5 является избыточным и может пережить отказ одного из дисков-членов.

Хотя схема справа может показаться достаточно простой, на практике используются различные макеты. Лево-право и синхронно-асинхронно создают четыре возможные комбинации (см. здесь для диаграмм). Еще больше усложняет проблему то, что некоторые контроллеры реализуют отложенную четность.

RAID50 состоит из нескольких массивов RAID5, объединенных в RAID0. Как обсуждалось выше, для создания массива RAID0 вам понадобится не менее двух дисков, тогда как для RAID5 вам нужно предоставить минимум три диска. Учитывая цифры, мы можем сделать вывод, что для RAID50 нам понадобится не менее шести дисков.

С RAID50 вы можете получить увеличение производительности с точки зрения скорости чтения в (N-1)*K раз, где N — количество дисков в каждой группе RAID5, а K — количество групп RAID5, образующих RAID0.

Что касается отказоустойчивости, RAID 50, как и обычный RAID5, гарантированно выдержит отказ одного диска. Однако иногда может выйти из строя больше дисков без потери данных — это возможно, если отказавшие диски находятся в разных группах RAID5.

На практике конфигурации типа RAID50 обычно используются с большим количеством дисков и с несколькими дисками, зарезервированными в качестве дисков горячей замены.

RAID6 — это большое, высоконадежное и относительно дорогое хранилище.

RAID6 использует шаблон чередования блоков, аналогичный RAID5, но использует две разные функции четности для получения двух разных блоков четности в ряду. Если один из дисков выходит из строя, его содержимое восстанавливается с использованием одного набора данных четности. Если другой диск выходит из строя до перестройки (ребилда) массива, содержимое двух отсутствующих дисков восстанавливается путем объединения оставшихся данных и двух наборов четности.

Скорость чтения N-дискового RAID6 в (N-2) раза выше скорости одного диска, аналогично уровням RAID 0 и 5. Если в RAID6 выходит из строя один или два диска, скорость чтения значительно снижается, поскольку для восстановления отсутствующих блоков требуется считывание ряда целиком.

В схеме RAID6 нет существенного улучшения скорости записи. Обновления четности RAID6 требуют даже больше обработки, чем в RAID5.

Емкость двух дисков-членов RAID6 используется для поддержания отказоустойчивости. Для массива из 10 дисков по 1 ТБ каждый результирующая емкость RAID6 составит 8 ТБ.

Восстановление RAID6 после сбоя контроллера — довольно сложная задача. Основные подходы к восстановлению данных RAID6 в частности и восстановлению данных в целом рассматриваются в книге по восстановлению данных.

На самом деле RAID60 похож на RAID50 с той лишь разницей, что вместо массивов RAID5, массивы RAID6 объединяются в RAID0. Как и в RAID50, требуется минимум два набора массивов RAID6. Поскольку для обычного RAID6 требуется не менее 4 дисков, для "минимального" RAID60 вам нужно не менее 8 дисков, равномерно распределенных по двум группам RAID6.

С RAID60 вы получаете увеличение скорости чтения в (N-2)*K раз, где N — количество дисков в каждой группе RAID6, а K — количество групп RAID6.

Что касается отказоустойчивости, массив RAID 60, как и обычный RAID6, может пережить отказ двух дисков-членов без потери данных. На практике, если вам повезет, RAID60 может потерять 2*K диска — по 2 диска из каждого набора RAID6.

Как и в случае с RAID50, для обеспечения стабильной работы необходимо зарезервировать достаточное количество дисков в качестве дисков горячей замены.

RAID10 — это большое, быстрое, надежное, но дорогое хранилище.

RAID10 использует два идентичных массива RAID0 для хранения двух идентичных копий контента.

Скорость чтения массива RAID10 из N дисков в N раз выше, чем у одного диска. Каждый диск может считывать свой блок данных независимо, так же, как в RAID0 из N дисков.

Запись в два раза медленнее чтения, поскольку обе копии должны быть обновлены. Что касается записи, RAID10 из N дисков — это то же самое, что RAID0 из N/2 дисков.

Половина емкости массива используется для поддержания отказоустойчивости. В RAID10 накладные расходы увеличиваются с количеством дисков, в отличие от уровней RAID 5 и 6, где накладные расходы одинаковы для любого количества дисков. Это делает RAID10 самым дорогим типом RAID при масштабировании до большой емкости.

Если в RAID10 произошел сбой контроллера, любое подмножество дисков, образующих полный RAID0, может быть восстановлено таким же образом, как восстанавливается RAID0.

Аналогично RAID 5, возможны несколько вариантов компоновки при реализации. Для получения дополнительных схем обратитесь сюда.