Tìm hiểu về RAID 0, raid1, raid 5, raid 10

RAID được định nghĩa như thế nào? Trước hết RAID là viết tắt của Redundant Array of Inexpensive Disks (Hệ thống đĩa dự phòng). Đây là hệ thống hoạt động bằng cách kết nối một dãy các ổ cứng có chi phí thấp lại với nhau để hình thành một thiết bị nhớ đơn có dung lượng lớn hỗ trợ hiệu quả cao và đáng tin cậy hơn so với các giải pháp trước đây. Ban đầu RAID được sử dụng và phát triển thành phương pháp lưu trữ trong doanh nghiệp lớn, nhưng trong 5 năm sau đó RAID đã trở nên phổ biến đối với mọi người dùng.

Lợi thế của RAID

Có 3 lý do chính để áp dụng RAID:

• Tính an toàn dữ liệu
• Hiệu quả cao
• Giá thành thấp

An toàn và dự phòng dữ liệu là nhân tố quan trọng nhất trong quá trình phát triển RAID cho môi trường máy chủ. Dự phòng cho phép sao lưu dữ liệu bộ nhớ khi gặp sự cố. Nếu một ổ cứng trong dãy bị trục trặc thì nó có thể rút ra thay thế bằng ổ cứng khác mà không cần tắt cả hệ thống và không bị mất dữ liệu. Phương pháp dự phòng phụ thuộc vào phiên bản RAID được sử dụng. Khi áp dụng các phiên bản RAID mạnh bạn có thể thấy rõ hiệu quả tăng cao của nó. Hiệu quả cũng tùy thuộc vào số lượng ổ cứng được liên kết với nhau và các mạch điều khiển.

Có thể hiểu nhanh về RAID qua thông tin dưới đây:

RAID 0 

RAID 0 thực ra không phải là cấp độ RAID hợp lệ. Cấp độ 0 không có dự phòng nào cho các dữ liệu được lưu trữ. Do vậy nếu một ổ cứng bị lỗi thì sẽ gây nguy hiểm cho dữ liệu.

RAID 0 sử dụng một kĩ thuật gọi là “striping”. Striping phân chia khối dữ liệu đơn như trong hình vẽ và trải đều chúng qua các ổ cứng. Tác dụng của striping là làm tăng hiệu quả thực thi. Có thể ghi được hai khối dữ liệu cùng lúc tới hai ổ cứng, hơn hẳn so với một ổ cứng như trước đây.

Thuận lợi:

• Tăng hiệu quả lưu trữ và tốc độ truy xuất dữ liệu
• Không làm mất dung lượng dữ liệu.

Bất lợi:

• Không có ổ dự phòng.

RAID 1

RAID 1 mới là phiên bản thực sự đầu tiên. RAID cung cấp phương pháp dự phòng dữ liệu đơn giản bằng kĩ thuật “mirroring” (nhân bản dữ liệu). Kĩ thuật này cần 2 ổ cứng riêng biệt có cùng dung lượng. Một ổ sẽ là ổ hoạt động, ổ còn lại là ổ dự phòng. Khi dữ liệu được ghi vào ổ hoạt động thì đồng thời nó cũng được ghi vào ổ dự phòng.  Dưới đây là ví dụ cho thấy dữ liệu được ghi vào RAID 1 như thế nào. Mỗi dòng trong biểu đồ biểu diễn một khối dữ liệu và mỗi cột biểu diễn một ổ cứng khác nhau. Những số trong bảng đại diện cho các khối dữ liệu. Các số giống nhau biểu thị một khối dữ liệu được lặp lại.

RAID 1 cung cấp một phiên bản dự phòng dữ liệu đầy đủ cho hệ thống. Nếu một ổ gặp sự cố, ổ còn lại vẫn còn hoạt động. Hạn chế của kĩ thuật này là dung lượng RAID chỉ bằng dung lượng nhỏ nhất của hai ổ cứng nếu như dung lượng lưu trữ trên hai ổ được sử dụng độc lập. 

Thuận lợi:

• Cung cấp dự phòng dữ liệu toàn diện.

Bất lợi:

• Dung lượng lưu trữ chỉ lớn bằng dung lượng ổ nhỏ nhất.
• Không tăng hiệu suất thực thi.
• Cần nhiều thời gian để build lại dữ liệu khi thay thế ổ hoạt động khi có sự cố.

Raid 10

RAID 10 (1+0) là sự kết hợp của RAID 1 và RAID 0.

Đây là thiết lập RAID lồng. Hai cặp ổ 1 và 2, 3 và 4 sẽ phản chiếu lẫn nhau. Sau đó chúng sẽ được thiết lập thành các dãy phân chia dữ liệu.

 RAID 10 cần tối thiểu là 4 ổ cứng để thực hiện chức năng của mình

Thuận lợi:

• Tăng hiệu quả thực thi.
• Dữ liệu được dự phòng toàn bộ.

Bất lợi:

• Yêu cầu số lượng ổ cứng lớn.
• Khả năng truy xuất dữ liệu giảm một nửa.

RAID 5 

RAID 5 mạnh nhất cho hệ thống các máy để bàn. Đặc trưng của chúng là cần phải có một bộ điều khiển phần cứng quản lý các dãy ổ cứng nhưng một số hệ điều hành máy tính có thể thực hiện điều này qua các phần mềm. Phương pháp này sử dụng phân chia “parity” (chẵn lẻ) để duy trì dự phòng dữ liệu. Cần ít nhất 3 ổ cứng có năng xuất cao như nhau để áp dụng RAID 5. 

“Parity” là là một phép toán nhị phân so sánh 2 khối dữ liệu với một khối dữ liệu thứ 3 dựa trên 2 khối đầu tiên. Cách giải thích đơn giản nhất là chẵn và lẻ. Nếu tổng của 2 khối dữ liệu là chẵn thì số bit là chẵn, nếu tổng của 2 khối dữ liệu là lẻ thì số bit là lẻ. Do đó phép toán 0+0 and 1+1 đều bằng 0 còn 0+1 or 1+0 sẽ bằng 1. Dựa trên phép toán nhị phân này, một ổ trong dãy bị trục trặc thì thì sẽ cho phép các bit “parity” khôi phục lại dữ liệu khi ổ đó được thay thế. 

Sử dụng bảng thống kê sau để chọn loại raid phù hợp, hoặc bạn có thể tính dung lượng vào tốc độ raid sử dụng tool online tại link: Raid caculator

Các khái niệm cần biết khi sử dụng Raid

Hot spare là gì?

Hot spare (Warm spare/ hot standby) được sử dụng như một cơ chế chuyển đổi dự phòng để cung cấp độ tin cậy trong cấu hình hệ thống. Hot spare hoạt động và được kết nối như một phần của hệ thống làm việc. Khi một thành phần quan trọng của hệ thống gặp trục trặc, hot spare được chuyển sang trạng thái sẵn sàng để khắc phục. Khi thiết lập chế độ này, sự cố 1 trong 2 HDD chết thì lập tức 1HDD ở trạng thái HOT SPARE sẽ tự động tham gia vào và thay thế chỗ HDD chết kia, và tự động rebuild lại system raid cho bạn.

Stripping là gì?

Trong lĩnh vực lưu trữ dữ liệu, data striping là dữ liệu tuần tự luận lý, tương tự như một tập tin đơn, nhưng nó lại được lưu trên nhiều đĩa vật lý khác nhau, mục đích là tăng tốc truy xuất dữ liệu. Data striping bao gồm việc phân chia các bit của mỗi byte trên nhiều đĩa theo thứ tự.