Калькулятор RAID — корисна ємність
Вкажіть рівень RAID, кількість дисків та їхній обсяг, щоб дізнатися корисну й повну ємність масиву, його ефективність, відмовостійкість і орієнтовну швидкість. Підтримуються RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50, 60 і JBOD.
Визначте корисну ємність вашого RAID-масиву
Формула корисної ємності RAID
Де:
- \(U\) — корисна ємність масиву
- \(n\) — кількість дисків у масиві
- \(s\) — обсяг одного диска (усі диски вважаються однаковими)
- \(g\) — кількість однакових підгруп (лише для RAID 50 і RAID 60)
Корисна ємність — це простір, який лишається для даних після резервування під надлишковість: кількість «вцілілих» дисків, помножена на обсяг одного диска. RAID 0 і JBOD зберігають усе, рівні з дзеркалюванням віддають половину дисків, а рівні з паритетом втрачають еквівалент одного чи двох дисків на кожну групу.
Корисна ємність RAID — приклад розрахунку
Приклад: масив RAID 5 із шести однакових дисків по 4 TB — це стандартні значення калькулятора.
\[ U = (n-1) \cdot s = (6-1) \times 4\ \text{TB} = 20\ \text{TB} \]
\[ \text{ефективність} = \frac{20\ \text{TB}}{6 \times 4\ \text{TB}} \times 100\% \approx 83.33\% \]
Результат: 20 TB корисної ємності (приблизно 18,19 TiB) із 24 TB повної, витримує одну відмову диска. Орієнтовна швидкість послідовних операцій: читання — у 6 разів, запис — у 1,25 раза швидше, ніж у одного диска.
Як користуватися калькулятором RAID
- Виберіть рівень RAID (RAID 0, 1, 5, 6, 10, 50, 60 або JBOD).
- Вкажіть кількість дисків у масиві — від 1 до 256.
- Вкажіть обсяг диска та виберіть одиницю вимірювання — GB або TB.
- Для RAID 50 або RAID 60 також укажіть кількість груп. Усі групи мають бути однакового розміру: щонайменше 3 диски на групу RAID 50 або 4 диски на групу RAID 60, а загальна кількість дисків має ділитися на кількість груп без залишку.
- Перегляньте результати: корисна ємність у TB і TiB, повна ємність, ефективність масиву, відмовостійкість, орієнтовна швидкість читання й запису, а також мінімальна кількість дисків для обраного рівня.
Що таке корисна ємність RAID?
Повна ємність — це просто сума всіх дисків: 6 дисків по 4 TB дають 24 TB. Корисна ємність — це те, скільки реально можуть вмістити ваша операційна система та файлова система, адже кожен рівень RAID витрачає частину простору на надлишковість — блоки паритету, дзеркальні копії або одне й інше. Масив RAID 5 із шести дисків зберігає еквівалент одного диска під паритет, тож до ваших даних дістає лише 20 TB. Саме тому щойно зібраний масив завжди показує менше місця, ніж обіцяли етикетки на коробках, яким би способом його не налаштовували.
Ефективність масиву виражає ту саму ідею у відсотках: корисна ємність, поділена на повну. RAID 0 і JBOD дають 100%, бо нічого не резервується; RAID 1 і RAID 10 — 50%, адже кожен байт записується двічі; RAID 5 наближається до 100% у міру додавання дисків ((n−1)/n), а RAID 6 віддає другий диск із паритетом заради кращого захисту, даючи (n−2)/n. Порівняйте ефективність різних рівнів для вашої кількості дисків, щоб точно побачити, скільки сховища коштує кожен рівень безпеки.
Відмовостійкість показує, скільки дисків можуть вийти з ладу без втрати даних. RAID 5 витримує одну відмову, RAID 6 — дві, RAID 10 — одну відмову на кожну дзеркальну пару (друга відмова не зачіпить дані, лише якщо станеться в іншій парі). RAID 50 і RAID 60 витримують одну й дві відмови відповідно на кожну групу, тож загальна відмовостійкість зростає разом із кількістю груп. RAID 0 і JBOD не витримують жодної: один ушкоджений диск тягне за собою весь том. Відмовостійкість — це те, що ви купуєте за пожертвувану ємність.
Відносні швидкості читання й запису — ідеалізовані оцінки для послідовних навантажень, подані як кратні до швидкості одного диска. У більшості рівнів читання масштабується разом із кількістю дисків, а от запис із паритетом несе штраф: кожен запис у RAID 5 — це близько чотирьох дискових операцій (так званий «штраф на 4 записи»), а запис у RAID 6 — близько шести; саме тому оцінка запису для RAID 5 — (n−1)/4. Реальна швидкість залежить від контролера, кеша, розміру смуги та характеру навантаження, тому сприймайте ці числа як приблизне порівняння рівнів, а не як бенчмарк.
Рівні RAID — коротко
| Рівень | Ємність | Відмовостійкість | Мін. дисків |
|---|---|---|---|
| RAID 0 | \(n \cdot s\) | Жодної | 2 |
| RAID 1 | \(s\) | \(n-1\) дисків | 2 |
| RAID 5 | \((n-1) \cdot s\) | 1 диск | 3 |
| RAID 6 | \((n-2) \cdot s\) | 2 диски | 4 |
| RAID 10 | \(\frac{n}{2} \cdot s\) | Один на кожне дзеркало | 4 (парна кількість) |
| RAID 50 | \((n-g) \cdot s\) | Один на групу | \(3g\) |
| RAID 60 | \((n-2g) \cdot s\) | Два на групу | \(4g\) |
| JBOD | \(n \cdot s\) | Жодної | 1 |
Припущення, обмеження та практичні поради
- Однакові диски. Калькулятор припускає, що всі диски мають однаковий обсяг. Якщо диски різні, кожен фактично обмежується найменшим із них, і корисна ємність відповідно зменшується.
- Десяткові одиниці. Розміри дисків подано в десяткових одиницях зберігання (1 TB = 1000 GB). Операційна система може показувати результат у двійкових TiB, де 1 TiB = 240 байтів — саме тому 20 TB виглядає як приблизно 18,19 TiB.
- Накладні витрати файлової системи. Форматування, метадані та власні структури файлової системи споживають кілька відсотків корисної ємності. Залишайте запас; не розраховуйте зберегти повні 20 TB файлів на масиві з 20 TB.
- Резервні диски (hot spare). Резервний диск зменшує кількість дисків, доступних для даних, тому відніміть його від \(n\), якщо він просто очікує і не бере участі в масиві.
- RAID — це не резервне копіювання. Надлишковість захищає від відмови дисків, але не від випадкового видалення, пошкодження даних, программ-вимагачів або крадіжки. Тримайте справжні резервні копії всього, що має значення.
- Ризик перебудови. Зі сучасними великими дисками перебудова деградованого масиву триває багато годин і навантажує диски, що вціліли — одна з причин, чому для масивів приблизно з 6–8 великих дисків обирають RAID 6 замість RAID 5.
- Захист масиву. У сховищі часто лежать ваші найважливіші дані в одному місці: захистіть адміністративний обліковий запис надійним паролем із генератора паролів і надайте йому передбачувану адресу в мережі за допомогою продуманої IP-підмережі.
Часті запитання
Як обчислити ємність RAID вручну?
Помножте обсяг найменшого диска на кількість дисків, простір яких «виживає» після резервування, і більше нічого не віднімайте. Для RAID 5: \((n-1) \times s\). RAID 6: \((n-2) \times s\). RAID 1: просто \(s\), якою б не була кількість дзеркал. RAID 10: \((n/2) \times s\). Для RAID 50/60 застосуйте те саме правило до кожної групи й додайте результати: \((n-g) \times s\) та \((n-2g) \times s\).
Чому в Windows чи Linux масив показує менше TB, ніж написано на етикетці?
Виробники дисків користуються десятковими одиницями (1 TB = 10¹² байтів), а операційні системи зазвичай показують двійкові, де 1 TiB = 2⁴⁰ ≈ 1,0995 × 10¹² байтів. Для переведення поділіть десяткове значення на 1,0995: 20 TB перетворюється приблизно на 18,19 TiB. Жодна ємність не зникає — це той самий обсяг байтів, просто записаний інакше. Деякі системи позначають TiB як «TB», що лише додає плутанини.
Що робити, якщо диски мають різні обсяги?
В одному масиві з дисками різного обсягу кожен диск фактично обмежується найменшим. Чотири диски по 4 TB плюс чотири по 2 TB у RAID 5 працюють як вісім дисків по 2 TB, даючи \((8-1) \times 2 = 14\) TB корисної ємності. Невикористана частина більших дисків пропадає даремно. Деякі контролери та файлові системи (ZFS, btrfs, SHR на Synology) уміють використовувати цей залишок, тож перевірте вашу конкретну реалізацію.
Чи враховувати резервний диск (hot spare) у кількості дисків?
Ні — резервний диск у режимі очікування не враховуйте у кількості дисків. Він не містить ані даних, ані паритету, отже нічого не додає ні корисній ємності, ні швидкості. Вкажіть лише диски, які активно працюють у масиві. Якщо згодом резервний диск замінить той, що вийшов з ладу, і приєднається до масиву, виконайте перерахунок уже з ним: корисна ємність не зміниться, але на перехідний час зросте ризик перебудови.
Чи RAID 5 досить безпечний для сучасних великих дисків?
RAID 5 досі поширений у невеликих масивах, але багато адміністраторів віддають перевагу RAID 6, коли дисків уже понад 6–8 з обсягом 8 TB і більше. Перебудова великих дисків триває багато годин чи днів і навантажує диски, що вціліли; друга відмова за цей час знищує масив RAID 5. RAID 6 витримує дві відмови ціною ще одного диска ємності — зважте цю плату проти вашого ризику перебудови та стану резервного копіювання.
Чому неможливо заповнити всю корисну ємність файлами?
Корисна ємність — це розмір «сирого» тому. Форматування потім віднімає власні структури файлової системи: метадані, журнали, таблиці розміщення та резервні блоки зазвичай споживають 1–4%. Крім того, дрібні файли марнують місце в кластерах, знімки тому резервують вільний простір, а тонке виділення ресурсів (thin provisioning) може завищувати видимі розміри. Отже, змонтована файлова система запропонує на кілька відсотків менше, ніж корисна ємність із калькулятора.
Який рівень RAID дає найбільшу ємність при фіксованій кількості дисків?
Якщо понад усе важлива ємність, RAID 0 або JBOD зберігають 100% повного простору, але одна відмова диска знищує все, тому вони годяться лише для одноразових даних. Серед захищених рівнів найефективніший RAID 5: (n−1)/n, тож 12 дисків зберігають приблизно 91,7%. RAID 6 віддає ще один диск, RAID 10 завжди коштує половини повного простору, а RAID 1 — найменш ефективний: незалежно від кількості дзеркал «виживає» лише ємність одного диска.