Windows Server. Настраиваем программный RAID

Настройка программного RAID массива в среде Windows гораздо более простая задача, чем под Linux системами, однако и она имеет свои особенности. Зачастую неполные и отрывочные знания в данной области приводят к сложностям, а в среде администраторов ходят мифы и легенды о "капризности" и "глючности" данного механизма в Windows. В данной статье мы постараемся заполнить этот пробел.
Перед тем как продолжить, снова вспомним основной принцип построения аппаратных массиво: один элемент массива - один физический диск. Основа программных массивов - логический диск. Понимание этой разницы - залог успеха, то что применимо к аппаратному массиву, может оказаться катастрофическим для программного, особенно если речь идет об отказе одного из элементов массива.

Для создания программного RAID в среде Windows нам понадобится познакомиться с понятием динамического диска , так как программные массивы могут быть созданы только на них. Репутация динамических дисков неоднозначна, многие администраторы шарахаются от них, как черт от ладана. А зря, запомнив несколько простых правил работа с динамическими дисками становится столь же проста как с обычными.

Главное правило: установка или загрузка Windows с динамического тома возможна только в том случае, если этот диск был преобразован из системного или загрузочного тома. Т.е. если у вас стоит несколько экземпляров ОС, то после преобразования диска в динамический вы сможете загрузить лишь тот экземпляр, который находится на загрузочном разделе.

Исходя из этого правила становится очевидно, что для загрузочного и системного томов возможно создание только зеркального массива (RAID1), создание иных видов массива невозможно, так как они подразумевают установку системы на заранее созданный раздел.

А стоит ли овчинка выделки? Несмотря на все ограничения, стоит. Основной недостаток аппаратных массивов - привязка к конкретной модели контроллера. Если у вас сгорела материнская плата или контроллер, вам понадобится точно такой же (или материнская плата с аналогичным контроллером), иначе с данными можно попрощаться. В случае программного RAID достаточно машины с установленным Windows Server.

На практике работа с программными массивами и динамическими дисками производится через оснастку Хранение - Управление дисками в Диспетчере сервера . Для преобразования дисков в динамические достаточно щелкнуть на одном из них правой кнопкой мыши и выбрать Преобразовать в динамический диск , в открывшемся окне можно выбрать для преобразования сразу несколько дисков.

Стоит помнить, что эта операция необратимая и особое внимание следует уделить системному разделу, переразметить загрузочный диск у вас уже не получится (точнее он после этого перестанет быть загрузочным), единственное, что вы сможете - это расширить том за счет неразмеченного пространства.

Следующим шагом станет создание массива, щелкаем правой кнопкой мыши на нужном томе и выбираем желаемый вариант, в случае с системным и загрузочными томами вариант будет один - зеркало, потом вам будет предложено выбрать диск для размещения зеркального тома. По завершению создания массива тут же начнется его ресинхронизация.

Подключив дополнительные диски мы получим гораздо более широкие возможности, вы можете как объединить несколько дисков в отдельный том, так и создать RAID 0, 1 или 5.

В общем ничего сложного, однако множество ограничений способны отпугнуть кого угодно. Но не спешите делать скоропалительных выводов, по здравому размышлению никаких серьезных препятствий нет, так как обычно принято разносить систему и данные по разным дискам, учитывая копеечную стоимость современных дисков, это не влечет существенных затрат. Мы, например, для нашего тестового сервера создали зеркало для системного диска и RAID5 для данных.

Причем все это удовольствие можно реализовать на самой обычной бюджетной материнской плате, учитывая, что производительность программного массива ничем не отличается от дешевых аппаратных, данная технология выглядит очень привлекательно. О методах обеспечения отказоустойчивости и действиях при отказе дисков мы поговорим в нашей следующей статье.

Здравствуйте. Сегодня мне попали в руки два новеньких жестких диска, долго думал что с ними можно сделать, чтобы оказать помощь моим читателям. Подумав, я всё-таки решил, что лучше рассказа о RAID 1, созданного самой операционной системой, я вряд ли смогу что-нибудь написать. Итак, что такое RAID 1?

RAID 1 — это массив из двух дисковых носителей, информация на которых дублируется на обоих дисках. То есть вы имеете два диска, которые являются полными копиями друг друга. Для чего это делается? В первую очередь, для увлечения надежности хранения информации. Так как вероятность выхода из строя обоих дисков одновременно мала, в случае выхода из строя одного диска, у вас всегда останется копия всей информации на втором. На RAID 1 массиве можно хранить любую информацию как и на обычном жестком диске, что позволяет не волноваться о важном проекте, над которым вы работали очень долгое время.

Сегодня же мы рассмотрим, как создается RAID массив средствами самой Windows при использовании двух пустых дисков (уверенно заявляю, что данная инструкция работает на Windows 7, 8 и 8.1). Если вас интересует создание RAID массива с использованием уже заполненного диска, то вам необходима на эту тему.

И, собственно, инструкция к вашему ознакомлению:

1) Для начала установите жесткие диски в системный блок и запустите компьютер.

2) Открываем «Панель управления → Система и безопасность → Администрирование → Управление компьютером → Запоминающие устройства → Управления дисками». При первом включении утилита сообщит об установке новых дисковых устройств и предложит выбрать разметку для них. Если у вас диск 2,2Тб и более выбирайте GPT, если меньше — то MBR.

3) В нижней части окна находим один из наших новых жестких дисков и нажимаем по нему правой клавишей. Выбираем «Создать зеркальный том»:

4) Откроется мастер создания образа. Жмём далее.

5) На этой странице вам нужно добавить диск, который будет дублировать выбранный до этого диск. Поэтому выбираем в левой части диск и жмём кнопку «Добавить»:

Жмём далее.

6) Выбираем букву, которой будет обозначен новый том. Я выбрал M (от англ. Mirror). Нажимаем далее.

7) Задаем файловую систему, размер кластера и имя тома. Также рекомендую установить галочку напротив «Быстрое форматирование», пусть делает всё сразу. И снова далее.

8) Проверяем что у нас получилось, если всё правильно жмём «Готово».

Как создать программный RAID 1 массив (зеркало) средствами Windows 10, 8.1, 8, 7, Vista.
Что такое RAID 1?
RAID 1 - это массив из двух дисковых носителей, информация на которых дублируется на обоих дисках. То есть вы имеете два диска, которые являются полными копиями друг друга. Для чего это делается? В первую очередь, для увлечения надежности хранения информации. Так как вероятность выхода из строя обоих дисков одновременно мала, в случае выхода из строя одного диска, у вас всегда останется копия всей информации на втором.

На RAID 1 массиве можно хранить любую информацию как и на обычном жестком диске, что позволяет не волноваться о важном проекте, над которым вы работали очень долгое время.

Инструкция:
1) Для начала установите жесткие диски в системный блок и запустите компьютер.

3) В нижней части окна находим один из наших новых жестких дисков и нажимаем по нему правой клавишей. Выбираем «Создать зеркальный том»:

4) Откроется мастер создания образа. Жмём далее.

6) Выбираем букву, которой будет обозначен новый том. Я выбрал M (от англ. Mirror). Нажимаем далее.

8) Проверяем что у нас получилось, если всё правильно жмём «Готово».

9) Система предупредит, что преобразует диски в динамические, и мы не сможем создать на них загрузочный том. Отступать некуда, жмём «Да». :)

В этой статье я обзорно расскажу о возможностях по организации RAID массивов встроенными средствами Windows Server и подробно о том, какие подводные камни могут встретиться при создании и эксплуатации таких массивов.

Возможности программного RAID в Windows Server

Поддерживаются следующие массивы:

чередующийся том (striped volume, RAID0)
зеркальный том (mirrored volume, RAID1)
том RAID5 (RAID5 volume)
охватывающий том (spanned volume, один логический том размещается более чем на одном физическом диске)

Динамические диски

Массивы RAID можно создавать только на динамических дисках — особая разметка физических дисков (понятная только Windows), которая обладает следующими особенностями:

Обычный (базовый) диск можно преобразовать в динамический только целиком.
Обратное преобразование динамического диска в базовый возможно, но только если с динамического диска удалить все тома.
Динамический диск представляет собой один большой NTFS раздел, на котором с помощью хитрой служебной информации может размещаться большое количество томов (как простых, так и RAID), имеется возможность изменять размеры простых томов штатными средствами Windows. Однако, насколько оптимально и фрагментировано будут размещаться данные, мне не известно.
Известные мне программы клонирования, восстановления и изменения размеров дисков не поддерживают динамические диски.
Динамические диски, содержащие RAID-тома, могут быть перенесены на другой компьютер с Windows Server, так как содержат необходимую информацию для правильной сборки массива.

Невозможно создать тома с разными уровнями RAID

На одной группе физических дисков можно создавать тома RAID только одного типа (уровня). Например, если у нас есть 3 физических диска, и мы создали на них том RAID5, не занимая всего пространства. Мы не сможем в свободном пространстве создавать тома другого уровня RAID (RAID0 и RAID1), а только RAID5 и простые тома.

Одновременная синхронизация томов

Если на одной группе дисков создано несколько томов RAID, то в случае какого-либо сбоя после загрузки компьютера они начинают восстанавливаться одновременно. Это лютый, бешеный EPIC FAIL! Простая ситуация: имеется два физических диска, на них создано два RAID1 тома, один под операционную систему, другой под данные.

Такая схема замечательно работает до первого сбоя (простейшие виды — внезапное отключение питания или синий экран). И тут приходит ужас. Операционная система загружается и в это же время начинает одновременно синхронизировать оба тома RAID1. Таким образом, физические диски получают конкурирующие команды для интенсивных последовательных операций сразу в трех разных физических областях. При этом механика дисков дико изнашивается, кэш бесполезен.

Со стороны такая «отказоустойчивость» выглядит следующим образом: общее быстродействие дисковой подсистемы падает раз в 20, сама ОС загрузится либо после окончания синхронизации одного из томов (минут 15, если он небольшой, гиг на 50), либо минут через 20 и будет бесполезна до конца синхронизации одного из томов.

Вышеописанное поведение я считаю недопустимым архитектурным просчетом со стороны Microsoft и удивлен тем, что эта беда не решена до сих пор со времен появления программного RAID в Windows 2000 Server.

Если вы попали в описанную ситуацию, то не стоит дожидаться загрузки ОС и изнашивания дисков.

Отключаете один из физических дисков.
Загружаетесь в ОС с нормальной скоростью.
Разбиваете зеркало, превратив тома RAID1 в простые.
Подключаете обратно второй диск.
Создаете только одно зеркало для необходимого вам тома.

RAID5

Опишу сценарий, при котором вы не сможете восстановить деградировавший массив RAID5 до здорового состояния, даже если для этого предоставлены все условия.

Имеется массив RAID5 из шести дисков (Диск1-Диск6).
Среди них есть один сбойный Диск1 (например, из терабайтного объёма пара мегабайт не читаются), но операционная система об этом еще не знает и как сбойный его не отметила.
По каким-либо причинам от массива был отключен исправный Диск2.
Следуя логике RAID5, при отказе одного диска работоспособность массива сохраняется, такой массив помечается как деградировавший (degraded), скорость его работы резко падает, требуется синхронизация с новым исправным диском.
Исправный Диск2 подключается на место. Система его опознает как сбойный. Чтобы синхронизировать массив, этот сбойный диск нужно удалить из массива RAID5 и определить как пустой.
Все готово для синхронизации массива. Запускаем исправление массива (repair) на пустой Диск2.
ВНЕЗАПНО синхронизация натыкается на ошибки чтения на действительно неисправном диске Диск1 и останавливается.
Весть массив остается деградированным. Диск1 помечен как содержащий ошибки (errors), Диск2 помечен как online, однако из-за прерванной синхронизации не содержит полных корректных данных.
В надежде на восстановление подключается совершенно новый исправный Диск7. Запускается восстановление массива на него.
В результате исправный Диск2 заменяется на другой исправный Диск7, но синхронизация снова прерывается, найдя ошибку на неисправном диске Диск1.
И так далее по циклу.

Ничего сделать, кроме как скопировать еще читающиеся данные и пересобрать весь массив нельзя.

Не желая признавать поражения, я пытался сделать следующие вещи:

Синхронизировать массив с пропуском ошибок чтения на диске Диск1 (ведь это всего лишь мегабайты их целого терабайта). Но Microsoft не дает такой возможности.
Посекторно переписать весь сбойный Диск1 на другой здоровый диск с помощью программ для клонирования. Однако, доступные мне программы с динамическими дисками не работали.

Пример грамотной реализации программного RAID

От перечисленных выше недостатков избавлена аппаратно-программная реализация RAID-контроллера, известная как Intel Matrix Storage, и недавно переименованная в Intel Rapid Storage (работает на RAID-версиях чипсетов, таких как ICH9R, ICH10R). Аппаратно-программный RAID от Intel обеспечивает многие преимущества «врослых» RAID-контроллеров:

возможность определить диски горячей замены
возможность создавать тома разного уровня RAID на одной группе дисков
последовательная синхронизация и проверка RAID томов на группе дисков

Основным ее недостатком, в отличии от полностью аппаратных RAID-контроллеров, остается «программность», из которой вытекают:

отсутствие встроенного кеша и возможности автономной работы в случае аварии
полностью зависит от операционной системы и драйверов
выполняемые операции на дисковой подсистеме нагружают основной процессор и память
отсутствует поддержка продвинутых вычислительно емких уровней RAID, таких как RAID6

Полезные ссылки

Что собой представляют динамические диски — Windows IT Pro [довольно старая статья]
Вся правда о динамических дисках — Хакер [читать осторожно, «вся» правда перемешана с небылицами]

Как обезопасить Windows от проблем, вызванных повреждениями жёсткого диска? Для этого существует механизм бэкапа, в частности, таковой с автоматическим созданием инкрементных или дифференциальных резервных копий для поддержания актуального состояния ОС. Но есть и альтернативное решение — зеркалирование системных разделов Виндовс , выполняемое её же штатными средствами.

Это создание программного RAID в конфигурации RAID 1 с целью сохранности информации и получения доступа к среде ОС при неполадках, вызванных проблемами с обеспечивающим её существование жёстким диском. Каковы особенности этого механизма, и как его реализовать в среде Windows – об этом всём будем в деталях говорить ниже.

1. Зеркалирование Windows: что это

Зеркалирование - это, как упоминалось, программный RAID 1 , часто используемая конфигурация дискового массива, при которой данные дублируются на второй, именуемый зеркалом жёсткий диск. При возникновении неполадок с первым, основным жёстким диском с помощью зеркала сможем получить доступ к нашей ценной информации. Более того, если зеркалирование применятся к системным разделам Windows, при поломке основного диска мы не просто получим доступ к информации, хранящейся в системе, мы даже попадём внутрь неё. Не внутрь неё исходной, но внутрь точного её клона на диске-зеркале.

Реализация программного RAID 1 возможна в условиях работы технологии динамических дисков. Технология эта существует в среде Windows, начиная с версии 2000 . Сама технология применима как к MBR -, так и к GPT -дискам, но вот создание программного RAID 1 усложнено необходимостью проведения дополнительных операций с командной строкой. Так что всё, что будет предложено ниже, касается только MBR -дисков. Создание программного RAID возможно только в редакциях ОС, начиная с Pro .

При переустановке системы на динамических дисках не нужно внедрять в дистрибутив специфические драйверы RAID -контроллера, как это требуется при аппаратном RAID . Равно как и не нужно ничего переустанавливать при задействовании любой из конфигураций программного RAID . Однако в условиях работы с динамическими дисками не сможем использовать более одной Windows. Установленные на других разделах ОС просто не загрузятся. Технология работает по правилу «Вход – рубль, выход — два» : в динамический тип исходные базовые диски со структурой и данными средствами Виндовс превращаются легко и просто, а вот обратное направление работает только для дисков с нераспределённой областью. Если структура и данные есть, придётся прибегать к стороннему софту.

Ещё один важный нюанс: для работы с этой технологией важно, чтобы в имени компьютера были только символы латиницей. Иначе получим ошибку «Недопустимое имя пакета» .

2. Подготовительный этап

Для применения к Windows программного RAID 1 к компьютеру должен быть подключён второй жёсткий диск с вместимостью не менее суммарного объёма обоих системных разделов. В нашем случае таковые занимают, соответственно, 549 Мб и 60 Гб , а диск-зеркало имеет объём с небольшим запасом – 70 Гб . Зеркало необходимо подготовить к его дальнейшей участи – удалить на нём все разделы. Должна остаться чистая нераспределённая область.

Сведения о загрузке установленных на других разделах Windows, если таковые имеют место быть, лучше убрать и оставить возможность запуска только текущей системы. При зеркалировании меню загрузки будет перезаписано, и в нём останется запись о загрузке только одной ОС с добавлением возможности запуска её клона на зеркальном диске. Так вот важно, чтобы осталась запись о загрузке нужной Виндовс. Иначе получим BSOD .

Реализовывать зеркальную Windows будем с использованием системной утилиты diskmgmt.msc , она же консоль .

3. Преобразование диска в динамический

На любом из двух дисков вызываем контекстное меню, выбираем преобразование их в динамический тип .

Галочками отмечаем их обоих. Кликаем «Ок» .

Жмём и подтверждаем действие.

4. Создание зеркал системных разделов

Итак, оба диска – и основной, и зеркало – теперь динамические. Вызываем контекст-меню на маленьком техническом разделе системы (разделе загрузчика) . Выбираем .

Кликаем диск-зеркало. Жмём .

После увидим, как на зеркале образовался раздел-клон и запустился процесс синхронизации данных.

Теперь жмём контекст-меню на основном разделе Windows, на диске С . И проделываем ту же операцию, что и выше.

Теперь у нас настроена синхронизация данных с зеркалом. Оставшейся на диске-зеркале неразмеченной областью можем распорядиться как-угодно: оставить её как есть, создать из неё отдельный раздел, присоединить пространство к другому какому-нибудь разделу (причём на любом из дисков, ведь мы теперь работаем с их динамическим типом) .

5. Зеркальная Windows

Как только данные будут синхронизированы с зеркалом, а о завершении этого процесса узнаем по степени нагрузки на диск в диспетчере задач, можем перезагружаться и тестировать работоспособность зеркальной Виндовс. Доступ к ней, как упоминалось, появится в меню загрузчика, она будет значится с надписью «Windows такая-то версия – вторичный плекс» . Меню загрузчика, кстати, в последних двух версиях ОС можно настроить прямо на этапе запуска компьютера.

Можно установить меньшее время для автовыбора Windows.

Первой будет загружаться система на основном диске, так что можно выбрать минимальные 5 секунд для отображения вариантов загрузки.

В старых версиях Виндовс таймаут для меню загрузчика настраивается в системной утилите «Конфигурация системы» .

Зеркальная Windows - это полный клон основной системы. Здесь можем делать всё то же, что и в оригинальной среде. Если что случается с основным HDD или SSD , отключаем его аппаратно, запускаем компьютер и жмём F9 на экране ошибки загрузки ОС .

6. Удаление зеркал Windows

Если в зеркалировании Windows больше нет надобности, её зеркало можно удалить. Делается это там же, где и это зеркало добавлялось – в утилите diskmgmt.msc . По очереди кликаем каждый из системных разделов, в контекст-меню жмём .

Выбираем диск-зеркало, жмём кнопку его удаления и подтверждаем.

Пространство зеркального диска превратится в нераспределённую область, и его тип из динамического преобразуется в исходный базовый.

7. Переустановка Windows в условиях зеркалирования

Переустановка Виндовс в условиях существования зеркал её разделов осуществляется так же, как обычно – можем удалить два её раздела и местом установки ОС указать неразмеченную область, а можем просто отформатировать два существующих её раздела.

В любом из этих случаев при переустановке Windows её зеркало никуда не денется, оно продолжит своё функционирование в новой системе. Программный RAID 1 переносится в новую, переустановленную среду системы. И всё бы ничего было, если бы мы зеркалировали обычные пользовательские разделы с нашими данными. Но программный RAID 1 для системных разделов, вспомним, предусматривает ещё и возможность входа внутрь Виндовс на диске-зеркале. И вот здесь столкнёмся с очередным косяком Microsoft: потеряется запись о загрузке зеркальной системы – того самого пункта меню загрузчика с допиской «вторичный плекс» . Ведь мы форматировали или удаляли маленький раздел загрузчика при установке системы. Оставлять его как есть, не форматировать – ещё опаснее. Вспомним, на динамических дисках возможна загрузка только одной Windows. Если раздел загрузчика не отформатировать, новая система в меню загрузки будет значиться второй и не сможет запуститься. Равно как и не запустится ни первая система, ни её зеркало, ведь первая уже не существует, а её зеркало – это клон несуществующей Windows.

Так что раздел загрузки Windows при её переустановке в обязательном порядке нужно либо форматировать, либо удалять. Как же тогда обеспечить вход в зеркальную Windows? Решение здесь очень простое: нужно пересоздать зеркала системных разделов – удалить их, как рассмотрено в предыдущем пункте, и назначить заново. Диск-зеркало заново синхронизуется с системными разделами, а в меню загрузчика Windows опять появится пункт зеркальной системы с допиской «вторичный плекс» .

Понравилась статья? Поделитесь ей

Распечатать статью