Raid là gì? Những Raid thông dụng nhất hiện nay trong hệ thống Server – CCTV

Raid là gì? Năm 1980 và đầu 1990, các gã khổng lồ công nghệ thông tin đã phải đối mặt với việc tăng nhanh một khối lượng khổng lồ các dữ liệu cần được lưu trữ. Các công nghệ lưu trữ đang trở nên rất đắt để đặt một số lượng lớn ổ cứng có khả năng cao trên các hệ thống Server – CCTV, vì thế RAID ra đời đã giải quyết vấn đề nan giải trên.

Đầu tiên 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 hệ thống lưu trữ đơn có dung lượng lớn hỗ trợ hiệu quả cao và đáng tin cậy hơn so với các giải pháp trước đây. RAID được sử dụng và triển khai thành phương pháp lưu trữ cho hệ thống Server – CCTV trong doanh nghiệp, nhưng trong 5 năm sau đó đã trở nên phổ biến đối với mọi người dùng. Sau khi, mọi người tìm hiểu qua Raid là gì? sẽ đến phần kế tiếp quan trọng không kém trong Raid Array là….

Raid controller là gì? 

Là một thiết bị có thể là Card hoặc Chip nằm giữ hệ điều hành & ổ đĩa lưu trữ. Có nhiệm vụ chính là quản lý ổ cứng và dữ liệu truy xuất In & Out. Raid controller cho phép sử dụng Raid array ở nhiều cấp độ Raid 0, 1, 5, 6, 10, 50… & cung cấp khả năng chịu lỗi cao giảm thiểu nguy cơ mất dữ liệu.

Raid controller hoạt động bằng cách ảo hóa những ổ cứng đơn tạo thành những nhóm riêng biệt với các chức năng lưu trữ và dự phòng để bảo vệ dữ liệu cụ thể. Ngày nay, phần phụ trợ giao tiếp của raid controller hỗ trợ chuẩn Sas & Sata rất hiếm khi sử dụng Scsi hay Fibre Chanel.

3 Lợi thế chính khi sử dụng các loại RAID

• An toàn vì có cơ chế dự phòng

• Hiệu quả cao, sử dụng bộ nhớ dung lượng lớn

• Quản lý dữ liệu người dùng dễ dàng, phân chia thư mục chi tiết

Sự dự phòng 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 hoán đổi sang ổ cứng khác mà không cần tắt cả hệ thống hoặc có thể sử dụng ổ cứng dự phòng. Phương pháp dự phòng phụ thuộc vào phiên bản nào 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.

Tất cả các nhà quản lý những tập đoàn CNTT đều muốn giảm giá thành. Khi ra đời, giá thành là một vấn đề chủ chốt. Mục tiêu của các mảng RAID Array là cung cấp bộ nhớ tốt hơn cho hệ thống so với việc sử dụng riêng biệt các ổ đĩa có dung lượng lớn.

Các loại cấu hình raid phổ biến nhất

Có 4 cấp độ cơ bản thường được sử dụng  là RAID 0, 1, 5, 6. Ngoài ra, còn có những cấp độ mở rộng khác như Raid 10, 50, 60… Tuỳ theo nhu cấu mà quản trị hệ thống sẽ chọn mảng Raid Array cho phù hợp với nhu cầu, ứng dụng, chi phí hợp lý mà doanh nghiệp đề ra. Đi vào chi tiết từng các loại raid phổ biến bạn đọc tiếp phần dưới đây

1. Raid 0 là gì ?

RAID 0 là một cấu hình RAID mà không dư thừa. Nếu bất kỳ ổ đĩa trong một mảng RAID 0 thất bại, toàn bộ mảng không và hệ thống sẽ không thể đọc hoặc ghi tập tin. Dữ liệu từ ổ đĩa cá nhân có thể được phục hồi nhưng nó là vô dụng trừ khi nó có thể được tái tạo đúng cách. Kể từ khi thực hiện mỗi RAID0 có các tham số cấu hình duy nhất, RAID 0 tái tạo là một nhiệm vụ rất khó khăn.

Raid 0 tối thiểu gồm 2 ổ cứng có cùng dung lượng hoặc có thể khác dung lượng nhưng sẽ lấy theo dung lượng thấp nhất. Raid 0 có thể sử dụng trên ổ cứng chuẩn SSD vs HDD. 

Raid 0 thì không cho phép hư hỏng ổ cứng vì cơ chế Raid 0 thì không có ổ cứng dự phòng như vậy có 1 ổ cứng bị hư, hỏng sẽ mất dữ liệu toàn bộ trên hệ thống Server – CCTV

2. Raid 1 là gì ?

RAID 1 là cấu hình RAID đơn giản đòi hỏi chỉ hai đĩa kích thước bằng nhau. Khi dữ liệu được ghi vào một mảng RAID 1, nó được ghi vào một đĩa và đồng thời sao chép hoặc “nhân đôi” để một đĩa dự phòng. Nếu một ổ cứng của một mảng RAID 1 không thành công, hệ thống sẽ tiếp tục hoạt động bằng cách sử dụng đĩa dự phòng. 

RAID 1 mảng được xây dựng để bảo vệ dữ liệu. Thay vì ghi dữ liệu vào đĩa 1, RAID 1 ghi các dữ liệu cùng lúc với hai ổ đĩa cứng .

Cơ chế vận hành của Raid 1 rất khó hư hỏng dữ liệu.  Bạn muốn dữ liệu an toàn thì có thể cân nhắc sử dụng cấu hình Raid 1. Nhưng nhược điểm truy xuất dữ liệu chậm.

3. Raid 5 là gì?

RAID 5 là một cấu hình RAID kết hợp phân chia với dự phòng. Phần phân chia của RAID 5 là rất tương tự của RAID 0, nhưng phần dự phòng là khá khác nhau. RAID 5 hệ thống tạo ra dự phòng bằng cách tính toán khối chẵn lẻ và phân phối các khối chẵn lẻ đó trong tất cả các ổ đĩa trong mảng đó.

Có ít nhất ba ổ đĩa cứng cần thiết cho một hệ thống RAID5. Số lượng tối đa của ổ đĩa được giới hạn bởi bộ điều khiển RAID. RAID5 rất phổ biến vì chúng có những lợi ích dung lượng (N-1), kết hợp của sự dự phòng đảm bảo an toàn cho dữ liệu.

Hệ thống Raid 5 cần tối thiểu là 3 ổ cứng có cùng dung lượng để tạo mảng Raid 5 (nếu ổ cứng có dung lượng khác nhau thì Raid 5 sẽ lấy dung lượng ổ đĩa thấp nhất làm chuẩn). Không giới hạn tối đa số ổ cứng. Vì cơ chế hệ thống Raid 5 là N-1 nghĩa là mảng Raid 5 có thể chỉ sử dụng 2 ổ cứng nếu có 1 ổ đĩa cứng trong hệ thống Raid 5 bị lỗi bạn có thể thay thế sau khi tìm được ổ cứng mới để thay thế.

Raid 5 chỉ cho phép hư một ổ đĩa cứng nên vì vậy khi mảng Raid 5 bị lỗi 1 ổ cứng. Đầu tiên, vui lòng backup toàn bộ dữ liệu trong mảng Raid 5 ra ngoài. Sau đó, thay ổ cứng mới trực tiếp vào Raid 5 mà không cần phải tắt máy vì thông thường hệ thống Server – Nas – CCTV có hỗ trợ thay nóng (hot swap).
Chú ý: Nếu bạn không backup dữ liệu thì trong quá trình gắn ổ cứng mới vào mảng Raid 5 theo cơ chế thì phải đồng bộ dữ liệu nếu trong quá trình đồng bộ có thêm một ổ đĩa cứng khác bị lỗi thì dữ liệu của bạn sẽ bị hỏng vĩnh viễn. Không thể phục hồi ở cấp độ chuyên gia.

4. Raid 6 là gì ?

Raid 6 là mở rộng của Raid 5 bằng cách thêm một khối chẵn lẽ. Vì thế Raid 6 sẽ cung cấp 2 khối chẵn lẽ trên tất cả các ổ cứng trong cấu hình Raid.

Hiệu xuất đọc trên Raid 6 không có vấn đề gì xảy ra nhưng hiệu xuất ghi trên Raid 6 sẽ chậm hơn Raid 5 vì có thêm 1 khối chẵn lẽ. 

Vì những quy định ở trên nên Raid 6 cho phép lỗi đến 2 ổ cứng trong cấu hình raid. Còn Raid 5 chỉ cho phép lỗi trên 1 ổ cứng. Vì thế Raid 6 thường được sử dụng nhiều trong các máy chủ hiện nay do cơ chế của Raid 6 an toàn cho dữ liệu.

5. Raid 10 là gì ?

RAID 10 còn được gọi là RAID 1+0, là một cấu hình raid kết hợp tính năng sao chép đĩa cứng và ghi đĩa cứng để bảo về dữ liệu. Raid 10 yêu cầu tối thiểu 4 ổ đĩa cứng và dữ liệu trên Block, các cặp được nhân đôi. Miễn là một ổ đĩa cứng trong mỗi cặp được sao chép hoạt động, dữ liệu có thể được truy xuất. Nếu hai ổ cứng trong cùng một cặp được sao chép không thành công, tất cả dữ liệu sẽ bị mất vì không có tính chẵn lẻ.

RAID 10 cung cấp khả năng dự phòng dữ liệu và cải thiện hiệu suất, đồng thời là lựa chọn tốt cho các ứng dụng I / O chuyên sâu – bao gồm email, máy chủ web, cơ sở dữ liệu và các hoạt động đòi hỏi hiệu suất đĩa cao – và các tổ chức yêu cầu ít hoặc không có thời gian chết.

Hiệu suất cao của RAID 10 và khả năng tăng tốc cả hoạt động ghi và đọc, làm cho nó phù hợp với các máy chủ cơ sở dữ liệu được sử dụng nhiều, có nhiệm vụ quan trọng. Tuy nhiên, yêu cầu tối thiểu bốn đĩa khiến RAID 10 trở thành một lựa chọn đắt tiền cho các môi trường máy tính nhỏ hơn, vì nó đòi hỏi chi phí dung lượng lưu trữ 100%, có thể quá mức cần thiết cho các doanh nghiệp nhỏ hoặc người tiêu dùng.

RAID 10 là một cách tiếp cận tiết kiệm và đơn giản về mặt kỹ thuật để bảo vệ dữ liệu kết hợp với tăng hiệu suất.

Dữ liệu được dự phòng hoàn toàn trong môi trường RAID 10. Và bởi vì nó không dựa vào tính chẵn lẻ để xây dựng lại bất kỳ phần tử dữ liệu nào bị mất trong sự cố ổ đĩa, việc khôi phục dữ liệu trong mảng RAID 10 rất nhanh, dẫn đến ít thời gian chết.

Tách dữ liệu cơ bản của RAID 10 là một cách hiệu quả để cải thiện hiệu suất cho các ứng dụng không yêu cầu lượng lớn dữ liệu.

Vì RAID 10 yêu cầu chi phí 100% dung lượng, nó không phải là cách triển khai RAID lý tưởng cho lượng lớn dữ liệu. “Hình phạt” dung lượng cho các dạng RAID khác – đặc biệt là những dạng dựa trên tính ngang giá – nhỏ hơn nhiều.

RAID 10 là một giải pháp thay thế hiệu quả cho các ứng dụng nhỏ hơn, nhưng nó không mở rộng quy mô tốt.

Nếu một mảng đĩa phải chuyển sang (các) ổ đĩa nhân bản, một nhân bản mới sẽ phải được tạo càng sớm càng tốt để đảm bảo bảo vệ dữ liệu liên tục . Việc sao chép tất cả dữ liệu gốc sang một ổ đĩa mới hoặc một tập hợp các ổ đĩa có thể tốn nhiều thời gian và có thể cản trở các hoạt động liên tục dựa vào dữ liệu.

6. Raid 50 là gì? 

RAID 50  còn được gọi là RAID 5 + 0 kết hợp dải cấp khối thẳng của RAID 0 với tính chẵn lẻ phân tán của RAID 5. Vì một mảng RAID 0 được phân bổ dọc theo các mảng RAID 5, cấu hình RAID 50 tối thiểu yêu cầu 6 ổ đĩa. 

Bên dưới là một ví dụ trong đó 3 mảng Raid 5 (120GB * 3) được xếp với nhau để tạo ra tổng dung lượng lưu trữ 720 GB chính bằng kích thước của mảng Raid 50.

Một ổ đĩa từ mỗi bộ RAID 5 có thể bị lỗi mà không mất dữ liệu. Và bạn có thể hình dung trong mảng Raid 50 này có thể cho phép lỗi tới 3 ổ đĩa. Như vậy bạn có thể nhận ra mức độ phức tạp trong Raid 50.

RAID 50 cải thiện hiệu suất của RAID 5 đặc biệt là trong quá trình ghi và cung cấp khả năng chịu lỗi tốt hơn so với mức Raid đơn lẻ. Mức này được khuyến nghị cho các ứng dụng yêu cầu khả năng chịu lỗi cao, dung lượng và hiệu suất truy cập ngẫu nhiên. 

Khi số lượng ổ đĩa trong mảng Raid tăng lên và dung lượng của các ổ đĩa tăng lên, điều này ảnh hưởng đến thời gian khôi phục lỗi tương ứng khi khoảng thời gian xây dựng lại bộ Raid tăng lên. Raid 50 thường sử dụng trong hệ thống Nas, San là chủ yếu.

Các giao dịch đọc dữ liệu rất nhanh trong khi các giao dịch ghi dữ liệu hơi chậm hơn (do tính chẵn lẻ phải được tính toán). Nếu một ổ đĩa bị lỗi, bạn vẫn có quyền truy cập vào tất cả dữ liệu, ngay cả khi ổ đĩa bị lỗi đang được thay thế và bộ điều khiển lưu trữ xây dựng lại dữ liệu trên ổ đĩa mới.

Lỗi ổ đĩa có ảnh hưởng đến thông lượng, mặc dù điều này vẫn có thể chấp nhận được. Đây là công nghệ phức tạp. Nếu một trong các đĩa trong mảng sử dụng đĩa 4TB bị lỗi và được thay thế thì việc khôi phục dữ liệu (thời gian tạo lại) có thể mất một ngày hoặc lâu hơn, tùy thuộc vào tải trên mảng và tốc độ của bộ điều khiển. Nếu một đĩa khác bị hỏng trong thời gian đó, dữ liệu sẽ bị mất vĩnh viễn.