Comparație RAID vs LVM vs ZFS

Introducere

Când vine vorba de stocare, există o mare probabilitate ca mintea dumneavoastră să se învârtă puțin din cauza numeroaselor opțiuni și a tonei de terminologii care aglomerează această arenă. De ce nu putem pur și simplu să conectăm un disc la gazdă și s-o lăsăm baltă? Aceasta a fost una dintre frustrările mele până când am ajuns să văd esența tuturor tehnologiilor existente. Problemele pe care stocarea vi le prezintă în calitate de administrator de sistem sau inginer vă vor face să apreciați diferitele tehnologii care au fost dezvoltate pentru a contribui la atenuarea și rezolvarea lor.

În acest scurt articol, vom examina tehnologiile RAID, Logical Volume Manager (LVM) și ZFS. Vom investiga ce fac acestea cel mai bine în implementări, precum și vom verifica diferențele dintre ele. Bine ați venit și rămâneți cu noi.

Similar: Ext4 vs XFS – Care dintre ele să o alegeți

RAID

RAID înseamnă Redundant Array of Independent Disks (matrice redundantă de discuri independente). Practic, a fost dezvoltat pentru a permite combinarea mai multor discuri mici și ieftine într-o matrice, pentru a realiza obiectivele de redundanță. Redundanța nu poate fi realizată printr-o singură unitate de disc imensă conectată la proiect. Chiar dacă matricea este alcătuită din mai multe discuri, computerul o „vede” ca pe o singură unitate sau ca pe o singură unitate de stocare logică, ceea ce este destul de uimitor.

Utilizând tehnici precum stripingul de discuri (RAID Level 0), oglindirea de discuri (RAID Level 1) și stripingul de discuri cu paritate (RAID Level 5), RAID este capabil să obțină redundanță, o latență mai mică, o lățime de bandă crescută și o capacitate maximizată de recuperare în caz de cădere a hard disk-ului.

Motive principale pentru care ar trebui să luați în considerare implementarea RAID în proiectele dvs. care gestionează cantități mari de date includ următoarele:

• Obținerea unor viteze mai bune
• Crește capacitatea de stocare folosind un singur disc virtual
• Minimizează pierderea de date în urma unei defecțiuni a discului. În funcție de tipul de RAID, veți putea obține o redundanță care vă va salva ulterior în cazul în care există incidențe de pierderi de date.

Această tehnologie RAID vine în trei variante: Firmware RAID, Hardware RAID și Software RAID. Hardware RAID își gestionează matricele independent de gazdă și prezintă în continuare gazdei un singur disc pentru fiecare matrice RAID. Folosește o placă controler RAID hardware care gestionează sarcinile RAID în mod transparent pentru sistemul de operare. RAID software, pe de altă parte, implementează diferitele niveluri RAID în codul de disc (dispozitiv de bloc) al kernelului și oferă cea mai ieftină soluție posibilă, deoarece nu sunt necesare carduri de controler de disc scumpe sau șasiuri hot-swap. Există unități centrale de procesare mai rapide în epoca actuală, prin urmare, Software RAID depășește în general Hardware RAID.

Caracteristicile cardinale ale Software RAID. Sursa (access.redhat.com)

• Portabilitatea array-urilor între mașinile Linux fără reconstrucție
• Reconstrucția array-ului în fundal folosind resursele opace ale sistemului
• Hot-swappable drive support
• Detectarea automată a procesorului pentru a profita de anumite caracteristici ale procesorului, cum ar fi suportul pentru streaming SIMD
• Corectarea automată a sectoarelor defecte de pe discurile dintr-o matrice
• Verificări regulate de consistență a datelor RAID pentru a asigura sănătatea matricei
• Monitorizarea proactivă a matricelor cu alerte prin e-mail trimise la o adresă de e-mail desemnată în cazul unor evenimente importante
• Scriere-bitmap-uri de intenție care cresc drastic viteza evenimentelor de resincronizare, permițând nucleului să știe cu precizie ce porțiuni ale unui disc trebuie resincronizate, în loc să trebuiască să resincronizeze întreaga matrice

LVM

Iată-l pe drăguțul Logical Volume Manager. Ceea ce face frumos LVM este abstractizarea ideii de unități de disc individuale și vă permite, în calitate de administrator, să tăiați „bucăți” de spațiu pentru a le folosi ca unități. Vă permite să conectați cât mai multe unități fizice pe sistemul dvs. individual și apoi să măriți și să micșorați în mod flexibil volumele logice pe gazda dvs. live. Puteți adăuga alte unități fizice în viitor și să adăugați spațiu fără să reformatați sau să vă faceți griji cu privire la oprirea aplicațiilor, la demontarea sistemelor de fișiere sau la oprirea gazdei dumneavoastră. Acest tip de flexibilitate face ca lucrul cu LVM să fie un proces atât de ușor.

Vantajele LVM față de partițiile fizice. Sursa (access.redhat.com)

Capacitate flexibilă

Când folosiți volume logice, sistemele de fișiere se pot extinde pe mai multe discuri, deoarece puteți agrega discuri și partiții într-un singur volum logic.

Poluri de stocare redimensionabile

Puteți extinde volumele logice sau reduce volumele logice în dimensiune cu ajutorul unor comenzi software simple, fără a reformata și repartiționa dispozitivele de disc subiacente.

Relocarea datelor online

Pentru a implementa subsisteme de stocare mai noi, mai rapide sau mai rezistente, puteți muta datele în timp ce sistemul dumneavoastră este activ. Datele pot fi rearanjate pe discuri în timp ce discurile sunt în uz. De exemplu, puteți goli un disc schimbabil la cald înainte de a-l îndepărta.

Denumire convenabilă a dispozitivelor

Volumele logice de stocare pot fi gestionate în grupuri definite de utilizator și cu nume personalizate.

Disk striping

Puteți crea un volum logic care să transfere datele pe două sau mai multe discuri. Acest lucru poate crește dramatic debitul. Specificarea configurației de stripare se face la crearea volumului logic cu lvcreate

Volumele în oglindă

Volumele logice oferă o modalitate convenabilă de a configura o oglindă pentru datele dumneavoastră. Chiar dacă LVM nu a acceptat acest lucru în mod nativ în trecut, versiunile recente îl oferă.

Volume Snapshots

Utilizând volumele logice, puteți lua instantanee de dispozitiv pentru copii de rezervă consistente sau pentru a testa efectul modificărilor fără a afecta datele reale.

Singura diferență între RAID și LVM este că LVM nu oferă nicio opțiune de redundanță sau paritate pe care o oferă RAID.

ZFS

ZFS a fost dezvoltat inițial de Sun Microsystems pentru Solaris (deținut de Oracle), dar a fost portat pe Linux.

ZFS este fundamental diferit în acest domeniu deoarece este mai mult decât un simplu sistem de fișiere. ZFS combină rolurile unui sistem de fișiere și ale unui manager de volume, permițând adăugarea de dispozitive de stocare suplimentare la un sistem live și având noul spațiu disponibil imediat pe toate sistemele de fișiere existente în acel pool. Acesta face ceea ce fac LVM și RAID într-un singur pachet. Prin urmare, ZFS este capabil să depășească limitările anterioare care împiedicau grupurile RAID să crească. Combinarea rolurilor, în mod tradițional separate, de manager de volum și de sistem de fișiere oferă ZFS un set unic de avantaje.

În mod tradițional, sistemele de fișiere puteau fi create pe un singur disc la un moment dat. Acest lucru înseamnă că, dacă existau două discuri, atunci trebuiau create două sisteme de fișiere. RAID a evitat această problemă, prezentând sistemului de operare un singur disc logic alcătuit din spațiul oferit de combinația mai multor discuri fizice. Sistemul de operare a plasat apoi un sistem de fișiere deasupra. Dar cu ZFS, sistemul de fișiere este conștient de structura de bază a discului. Această conștientizare face posibilă creșterea automată a sistemului de fișiere existent pentru existent atunci când se adaugă discuri suplimentare la pool. În plus, în ZFS, fiecărui sistem de fișiere i se pot aplica o serie de proprietăți diferite, de unde și posibilitatea de a crea mai multe sisteme de fișiere și seturi de date diferite, mai degrabă decât un singur sistem de fișiere monolitic.

Caracteristicile ZFS

RAID-Z

ZFS implementează RAID-Z, o variație a RAID-5 standard care oferă o mai bună distribuție a parității și elimină „gaura de scriere RAID-5” în care datele și informațiile de paritate devin inconsistente în caz de pierdere de energie.

Redundanță

Redundanța este posibilă în ZFS deoarece suportă trei niveluri de RAID-Z. Tipurile se numesc RAID-Z1 până la RAID-Z3, în funcție de numărul de dispozitive de paritate din matrice și de numărul de discuri care pot ceda în timp ce pool-ul rămâne operațional.

Spare

ZFS are un tip pseudo-vdev special pentru a ține evidența dispozitivelor de rezervă disponibile. Rețineți că dispozitivele de rezervă instalate nu sunt implementate automat; acestea trebuie să fie configurate manual pentru a înlocui dispozitivul care a eșuat folosind zfs replace.

L2ARC

Acesta este al doilea nivel al sistemului de cache ZFS. Adaptive Replacement Cache (ARC) primară este stocată în memoria RAM. Deoarece cantitatea de memorie RAM disponibilă este adesea limitată, ZFS poate utiliza, de asemenea, vdevs cache (un singur disc sau un grup de discuri). Solid State Disks (SSD) sunt adesea folosite ca aceste dispozitive de cache datorită vitezei lor mai mari și latenței mai mici

Mirroring

Un mirroring este alcătuit din două sau mai multe dispozitive și toate datele vor fi scrise pe toate dispozitivele membre. Un vdev în oglindă va conține doar atâtea date cât cel mai mic membru al său. Un vdev în oglindă poate rezista la defectarea tuturor membrilor săi, mai puțin a unuia, fără a pierde date.

SSD Hybrid Storage Pools

Sunt adăugate SSD-uri foarte performante în pool-ul de stocare ZFS pentru a crea un tip de pool hibrid. Aceste SSD-uri performante pot fi configurate ca o memorie cache pentru a păstra datele accesate frecvent pentru a crește performanța.

Copy on Write

Tehnica Copy on Write este utilizată de ZFS pentru a verifica consistența datelor pe discuri.

Checksum

Care bloc care este alocat este verificat cu ajutorul algoritmului de verificare a sumei de control a proprietăților per set de date fletcher2, fletcher4, sha25). Suma de control a fiecărui bloc este validată în mod transparent pe măsură ce acesta este citit, permițând astfel ca ZFS să detecteze corupția silențioasă. În cazul în care datele citite nu corespund sumelor de control așteptate. ZFS merge mai departe și încearcă să recupereze datele din redundanța configurată, cum ar fi oglinda sau RAID-Z.

Aflați mai multe despre ZFS: https://www.freebsd.org/doc/handbook/zfs-term.html

Concluzii

Există mult mai multe informații despre ZFS, RAID și LVM. Sper că ați avut o bază bună în ceea ce privește aceste trei tehnologii și că puteți fi în măsură să alegeți una care să se potrivească proiectului dumneavoastră. Vă mulțumesc pentru că ați citit până la capăt.

De asemenea, citiți și:

:

Cum se redimensionează o partiție rădăcină ext2/3/4 și XFS fără LVM

Cum se configurează LVM

Cum se extinde sistemul de fișiere rădăcină folosind LVM pe Linux

Cum se extinde/majorează Dimensiunea discului mașinii virtuale (VM) KVM

Cele mai bune cărți Linux pentru începători & Experți