Kalkulator RAID – pojemność użytkowa
Podaj poziom RAID, liczbę i rozmiar dysków, a obliczysz pojemność użytkową, pojemność surową, efektywność macierzy, odporność na awarie oraz szacowaną prędkość macierzy RAID. Kalkulator obsługuje poziomy RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50, 60 oraz JBOD.
Oblicz pojemność użytkową swojej macierzy RAID
Wzór na pojemność użytkową macierzy RAID
gdzie:
- \(U\) — pojemność użytkowa macierzy
- \(n\) — liczba dysków w macierzy
- \(s\) — pojemność jednego dysku (zakładamy, że wszystkie dyski są identyczne)
- \(g\) — liczba równych podgrup (dotyczy tylko RAID 50 i RAID 60)
Pojemność użytkowa to miejsce, które zostaje na dane po odjęciu redundancji: pojemność tego, co przeżywa awarie, pomnożona przez rozmiar dysku. RAID 0 i JBOD zachowują wszystko, poziomy lustrzane oddają połowę dysków, a poziomy z parzystością poświęcają odpowiednik jednego lub dwóch dysków na grupę.
Pojemność użytkowa RAID – przykład obliczenia
Przykład: macierz RAID 5 zbudowana z 6 identycznych dysków po 4 TB — to domyślne wartości kalkulatora.
\[ U = (n-1) \cdot s = (6-1) \times 4\ \text{TB} = 20\ \text{TB} \]
\[ \text{efektywność} = \frac{20\ \text{TB}}{6 \times 4\ \text{TB}} \times 100\% \approx 83{,}33\% \]
Wynik: 20 TB pojemności użytkowej (ok. 18,19 TiB) z 24 TB surowych, z tolerancją awarii jednego dysku. Szacowana prędkość sekwencyjna: 6× przy odczycie i 1,25× przy zapisie względem pojedynczego dysku.
Jak korzystać z kalkulatora RAID
- Wybierz poziom RAID (RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50, 60 lub JBOD).
- Podaj liczbę dysków w macierzy — od 1 do 256.
- Wpisz rozmiar dysku pojedynczego dysku i wybierz jednostkę: GB lub TB.
- W przypadku RAID 50 lub RAID 60 określ także liczbę grup. Każda grupa musi mieć taki sam rozmiar — co najmniej 3 dyski w grupie RAID 50 lub 4 dyski w grupie RAID 60 — a całkowita liczba dysków musi dzielić się bez reszty przez liczbę grup.
- Odczytaj wyniki: pojemność użytkową w TB i TiB, pojemność surową, efektywność macierzy, odporność na awarie, szacowaną prędkość zapisu i odczytu oraz minimalną liczbę dysków dla wybranego poziomu.
Czym jest pojemność użytkowa macierzy RAID?
Pojemność surowa to po prostu suma wszystkich dysków: 6 dysków po 4 TB daje 24 TB surowych. Pojemność użytkowa to to, co system operacyjny i system plików faktycznie mogą pomieścić, ponieważ każdy poziom RAID przeznacza część tej przestrzeni na redundancję — bloki parzystości, kopie lustrzane albo jedno i drugie. Macierz RAID 5 z 6 dysków przechowuje odpowiednik jednego dysku parzystości, więc na Twoje dane trafia tylko 20 TB. Dlatego świeżo zbudowana macierz zawsze pokazuje mniej miejsca, niż obiecywały naklejki na dyskach — niezależnie od konfiguracji.
Efektywność macierzy wyraża tę samą myśl w procentach: pojemność użytkowa podzielona przez surową. RAID 0 i JBOD mają 100%, bo nic nie jest rezerwowane; RAID 1 i RAID 10 kończą na 50%, bo każdy bajt jest zapisywany dwa razy; RAID 5 zbliża się do 100% wraz z dodawaniem dysków ((n−1)/n), a RAID 6 oddaje drugi dysk parzystości w zamian za lepszą ochronę, co daje (n−2)/n. Porównaj efektywność różnych poziomów przy swojej liczbie dysków, aby dokładnie zobaczyć, ile kosztuje każdy stopień bezpieczeństwa.
Odporność na awarie określa, ile dysków może ulec awarii bez utraty danych. RAID 5 zniesie jedną awarię, RAID 6 dwie, a RAID 10 jedną awarię na każdą parę lustrzaną (druga awarię macierz przetrwa tylko wtedy, gdy trafi w inną parę). RAID 50 i RAID 60 tolerują odpowiednio jedną i dwie awarie w każdej grupie, więc łączna odporność rośnie wraz z liczbą grup. RAID 0 i JBOD nie tolerują niczego: jeden martwy dysk pociąga za sobą cały wolumen. Odporność jest tym, co kupujesz za poświęconą pojemność.
Względne prędkości odczytu i zapisu to idealizowane szacunki dla obciążeń sekwencyjnych, podane jako wielokrotności prędkości pojedynczego dysku. Odczyt skaluje się wraz z liczbą dysków w większości poziomów, natomiast zapis z parzystością wiąże się z karą: każdy zapis w RAID 5 dotyka około 4 operacji dyskowych („kara czterech zapisów”), a każdy zapis w RAID 6 — około 6, dlatego szacowany zapis w RAID 5 wynosi (n−1)/4. Rzeczywista prędkość zależy od kontrolera, pamięci podręcznej, rozmiaru paska i rodzaju obciążenia, więc traktuj te liczby jako zgrubne porównanie poziomów, a nie wynik testu wydajnościowego.
Poziomy RAID w pigułce
| Poziom | Pojemność | Odporność na awarie | Min. liczba dysków |
|---|---|---|---|
| RAID 0 | \(n \cdot s\) | Brak | 2 |
| RAID 1 | \(s\) | \(n-1\) dysków | 2 |
| RAID 5 | \((n-1) \cdot s\) | 1 dysk | 3 |
| RAID 6 | \((n-2) \cdot s\) | 2 dyski | 4 |
| RAID 10 | \(\frac{n}{2} \cdot s\) | Jedna awaria na lustro | 4 (parzyste) |
| RAID 50 | \((n-g) \cdot s\) | Jedna awaria na grupę | \(3g\) |
| RAID 60 | \((n-2g) \cdot s\) | Dwie awarie na grupę | \(4g\) |
| JBOD | \(n \cdot s\) | Brak | 1 |
Założenia, ograniczenia i praktyczne wskazówki
- Identyczne dyski. Kalkulator zakłada, że wszystkie dyski mają ten sam rozmiar. Przy różnej pojemności każdy dysk jest w praktyce ograniczony do najmniejszego z nich, a pojemność użytkowa odpowiednio spada.
- Jednostki dziesiętne. Rozmiary dysków opierają się na dziesiętnych jednostkach pojemności (1 TB = 1000 GB). System operacyjny może podać wynik w binarnych TiB, gdzie 1 TiB = 240 bajtów — dlatego 20 TB pokazuje się jako około 18,19 TiB.
- Narzut systemu plików. Formatowanie, metadane i same struktury systemu plików pochłaniają kilka procent pojemności użytkowej. Zostaw zapas; nie oczekuj, że na macierzy 20 TB zmieścisz pełne 20 TB plików.
- Dyski zapasowe (hot spare). Dysk zapasowy zmniejsza liczbę dysków dostępnych na dane, więc jeśli stoi bezczynnie i nie uczestniczy w macierzy, odejmij go od \(n\).
- RAID to nie kopia zapasowa. Redundancja chroni przed awarią dysku, ale nie przed usunięciem plików, uszkodzeniem danych, ransomware czy kradzieżą. Należycie archiwizuj wszystko, co jest ważne.
- Ryzyko przebudowy. Przy dzisiejszych wielkich dyskach przebudowa macierzy w stanie degradacji trwa wiele godzin i obciąża pozostałe dyski — to jeden z powodów, dla których przy macierzach większych niż około 6–8 dużych dysków preferuje się RAID 6 zamiast RAID 5.
- Ochrona macierzy. Serwer NAS często trzyma w jednym miejscu statystycznie najważniejsze dane: zabezpiecz konto administratora silnym hasłem z generatora haseł i nadaj mu przewidywalny adres w sieci dzięki przemyślanemu podsieci IP.
Najczęściej zadawane pytania
Jak obliczyć pojemność RAID ręcznie?
Pomnóż rozmiar najmniejszego dysku przez liczbę dysków, których przestrzeń przetrwa redundancję, i niczego więcej nie odejmuj. Dla RAID 5: \((n-1) \times s\). RAID 6: \((n-2) \times s\). RAID 1: po prostu \(s\), niezależnie od liczby kopii lustrzanych. RAID 10: \((n/2) \times s\). W przypadku RAID 50/60 zastosuj tę samą zasadę do każdej grupy i zsumuj grupy: \((n-g) \times s\) oraz \((n-2g) \times s\).
Dlaczego moja macierz pokazuje mniej TB w Windowsie lub Linuksie niż podaje etykieta?
Producenci dysków używają jednostek dziesiętnych (1 TB = 10¹² bajtów), natomiast systemy operacyjne zwykle wyświetlają jednostki binarne, w których 1 TiB = 2⁴⁰ ≈ 1,0995 × 10¹² bajtów. Aby przeliczyć, podziel wartość dziesiętną przez 1,0995: 20 TB to około 18,19 TiB. Żaden bajt nie znika — to ta sama liczba bajtów zapisana inaczej. Część systemów oznacza TiB jako „TB”, co tylko zwiększa zamieszanie.
Co, jeśli moje dyski mają różne rozmiary?
W jednej macierzy o mieszanych rozmiarach każdy dysk jest ograniczony do pojemności najmniejszego. Cztery dyski po 4 TB plus cztery po 2 TB w RAID 5 zachowują się jak osiem dysków po 2 TB, co daje \((8-1) \times 2 = 14\) TB pojemności użytkowej. Niewykorzystana część większych dysków przepada. Niektóre kontrolery i systemy plików (ZFS, btrfs, SHR w Synology) potrafią wykorzystać tę nadwyżkę, więc sprawdź swoją konkretną implementację.
Czy dysk hot spare wliczać do liczby dysków?
Nie — dysku zapasowego czekającego w gotowości nie wliczaj do liczby dysków. Nie przechowuje ani danych, ani parzystości, więc nic nie wnosi do pojemności użytkowej ani prędkości. Podaj tylko dyski aktywnie uczestniczące w macierzy. Jeśli zapasowy dysk później zastąpi uszkodzony i dołączy do macierzy, przelicz ponownie z nim w zestawieniu: pojemność użytkowa pozostanie taka sama, ale w międzyczasie wzrośnie ryzyko związane z przebudową.
Czy RAID 5 jest jeszcze wystarczająco bezpieczny przy dzisiejszych dużych dyskach?
RAID 5 wciąż jest popularny w małych macierzach, ale wielu administratorów przechodzi na RAID 6 po przekroczeniu około 6–8 dysków po 8 TB lub więcej. Przebudowa dużych dysków trwa wiele godzin lub dni i obciąża pozostałe napędy; druga awaria w tym oknie送到 niszczy macierz RAID 5. RAID 6 toleruje dwie awarie kosztem równoważności jeszcze jednego dysku — zważ tę cenę na swoje ryzyko przebudowy i sytuację z kopiami zapasowymi.
Dlaczego nie da się faktycznie wypełnić całej pojemności użytkowej plikami?
wielkość użytkowa to rozmiar surowego wolumenu. Formatowanie odejmuje potem struktury samego systemu plików: metadane, dziennik, tablice alokacji i bloki zarezerwowane pochłaniają zwykle 1–4%. Do tego małe pliki marnują miejsce w klastrach, migawki wolumenu rezerwują wolną przestrzeń, a thin provisioning może zawyżać pozorne rozmiary. Spodziewaj się, że zamontowany system plików zaoferuje kilka procent mniej niż pojemność użytkowa z kalkulatora.
Który poziom RAID daje największą pojemność przy stałej liczbie dysków?
Jeśli liczy się wyłącznie pojemność, RAID 0 lub JBOD zachowują 100% surowej przestrzeni, ale awaria jednego dysku niszczy wszystko — nadają się tylko do danych jednorazowych. Wśród poziomów z ochroną najbezpieczniejszy wybór to RAID 5: \((n-1)/n\), więc 12 dysków zachowuje około 91,7%. RAID 6 oddaje jeszcze jeden dysk, RAID 10 zawsze kosztuje połowę surowej przestrzeni, a RAID 1 jest najmniej wydajny, bo niezależnie od liczby kopii lustrzanych przetrwa pojemność tylko jednego dysku.