Tìm hiểu chung về RAID

RedundantArrays of Independent Disks (RAID) là công nghệ bộ nhớ lưu trữ ảo kết hợp nhiều ổ cứng vật lý lại thành một đơn vị lưu trữ đơn lẻ nhằm đạt hiệu quả cao về lưu trữ, tăng tốc độ đọc/ghi dữ liệu cũng như tăng độ an toàn cho dữ liệu hoặc kết hợp cả hai yếu tố trên.

RAID gồm 2 loại là phần mềm và phần cứng sở hữu những ưu nhược điểm riêng. Một hệ thống Raid yêu cầu tối thiểu 2 ổ đĩa trở lên.

Do dữ liệu được phân phối trên nhiều ổ đĩa khác nhau và theo yêu cầu hiệu năng, Raid được chia thành 7 cấp độ, mỗi cấp độ đều có tính năng riêng, hầu hết chúng đều dựa trên Raid 0 và Raid 1.

Bài viết này sẽ giới thiệu về 5 loại Raid phổ biến, được sử dụng nhiều nhất hiện nay:

• RAID 0 – striping
• RAID 1 – mirroring 
• RAID 5 – striping with parity
• RAID 6 – striping with double parity
• RAID 10 – combining mirroring and striping

1. RAID 0 (Disk Striping)

Cấp độ cơ bản, nâng cao hiệu suất tốc độ đọc ghi, dữ liệu được phân tách thành 2 phần khác nhau (50%) chứa trên 2 ổ cứng, tốc độ đọc ghi được tăng gấp đôi cùng thời điểm. Raid 0 phù hợp với các dịch vụ cần lưu trữ và truy xuất cao như video streaming, chạy cơ sở dữ liệu… 

Ưu điểm

• Cung cấp hiệu suất tuyệt vời về tốc độ đọc/ghi
• Tận dụng toàn bộ ổ đĩa lưu trữ
• Dễ dàng triển khai

Nhược điểm

• Không được xem là giải pháp sao lưu dự phòng vì một ổ đĩa hư, tất cả dữ liệu sẽ mất hết

2. RAID 1 (Disk Mirroring)

Dữ liệu được lưu trữ hai lần, ghi đồng thời lên cả hai ổ đĩa. Cấp 1 là một cấp cơ bản, cần tối thiểu 2 ổ đĩa để triển khai. Khi một ổ cứng bị hư, hệ thống sẽ sử dụng ổ cứng còn lại để tiếp tục vận hành không ngắt quãng, được xem là cơ chế hot-swapping. Đối tượng khách hàng nhắm đến là các máy chủ lưu trữ vừa và nhỏ.

Ưu điểm

• Cung cấp tốc độ đọc tuyệt vời và tốc độ ghi có thể so sánh với tốc độ của một ổ đĩa duy nhất.
• Nếu một ổ đĩa bị hư, không cần phải xây dựng lại dữ liệu vì nó chỉ chuyển qua một ổ đĩa khác
• Kỹ thuật cơ bản dễ triển khai

Nhược điểm

• Chỉ sử dụng được 50% ổ đĩa trong tổng ổ đĩa để lưu trữ
• Phần mềm RAID 1 không phải lúc nào cũng hỗ trợ hot-swap, yêu cầu phải tắt Server để thực hiện sao lưu dữ liệu

3. RAID 5 (Striping with Parity)

Được xem là cấp độ an toàn nhất. Giải pháp yêu cầu tối thiểu 3 ổ đĩa nhưng có thể hoạt động lên đến 16 ổ đĩa lưu trữ. Dữ liệu được chia đều trên tất cả ổ đĩa và thông số parity dành cho việc kiểm lỗi sẽ được ghi trên một phân vùng ổ đĩa. Sử dụng dữ liệu parity, hệ thống sẽ tính toán được dữ liệu của các ổ đĩa khác. Điều đó giúp RAID 5 không mất dữ liệu khi một ổ đĩa bị hư. Cấp độ này phù hợp cho máy chủ lưu trữ tập tin và ứng dụng mà bị giới hạn về ổ đĩa. 

Ưu điểm 

• Các thao tác đọc nhanh trong khi các thao tác ghi thì chậm hơn (do sự tính toán chẳn lẻ)
• Khi một ổ đĩa hư, bị thay thể, làm mới thì bạn vẫn truy cập được vào toàn bộ dữ liệu cũ

Nhược điểm

• Hiệu suất thấp vì phải thực hiện nhiều thao tác đọc/ghi do tính chẳn lẻ nhưng vẫn chấp nhận được
• Kỹ thuật phức tạp, nếu một ổ đĩa có dung lượng lên đến 4TB bị hư, cần phải thay thế và phục hồi thì việc này sẽ diễn ra trong vòng một ngày hoặc hơn. Nếu một ổ đĩa bị hư trong quá trình này, toàn bộ dữ liệu sẽ mất hết 
• Khoảng (1/3) dung lượng ổ đĩa được dùng để lưu trữ dữ liệu parity

4. RAID 6 (Striping with Double Parity)

Có cơ chế giống RAID 5 nhưng khả năng chịu đựng tốt hơn do thông số parity được ghi trên 2 phần vùng của một ổ đĩa. Cấp độ yêu cầu tối thiểu 4 ổ đĩa và vẫn hoạt động được dù 2 ổ đĩa bị hư hại. Cấp độ này phù hợp cho các máy chủ lưu trữ tập tin và ứng dụng yêu cầu nhiều ổ đĩa.

Ưu điểm

• Tốc độ đọc nhanh
• Vẫn truy cập được dữ liệu dù 2 ổ đĩa bị hư

Nhược điểm

• Tốc độ ghi chậm hơn RAID 5 do phải tính toán thêm một thông số dữ liệu parity, cụ thể là chậm hơn 20%
• Kỹ thuật phức tạp đòi hỏi nhiều thời gian để khôi phục lại toàn bộ hệ thông khi một ổ đĩa bị hư hại

5. RAID 10 (Mirroring and Striping)

Đây là một cấp độ không tiêu chuẩn, phối hợp RAID 0 và RAID 1 trong một hệ thống. Nó bảo đảm sự an toàn khi sao lưu toàn bộ dữ liệu ra ổ đĩa thứ hai trong cùng một block, trong khi đó chia đều dữ liệu giữa 2 block để tăng tốc độ vận chuyển dữ liệu. Cấp độ đòi hỏi nhiều chi phí cao nên thích hợp sử dụng cho các máy chủ cơ sở dữ liệu.

Ưu điểm

• Tốc độ phục hồi dữ liệu hệ thống rất nhanh bởi vì nó chỉ cần sao chép dữ liệu từ ổ đĩa này sang ổ đĩa khá. Tốn chỉ 30 phút cho một ổ đĩa 1TB

Nhược điểm

• Một nửa dung lượng lưu trữ dành cho việc sao lưu nên đây là một cách tốn kém để dự phòng

Ngoài ra còn tồn tại nhiều cấp độ RAID khác, bạn có thể tìm thêm trên mạng.