Giải thích các cấp độ RAID Dù bạn đang tìm kiếm để tối ưu hóa hiệu suất máy chủ hoặc để tránh nguy cơ mất dữ liệu hoàn toàn trên thiết bị NAS, bạn sẽ cần đến RAID Nhưng phải chọn cấp độ nào cho phù hợ.
Giải thích cấp độ RAID Dù bạn tìm kiếm để tối ưu hóa hiệu suất máy chủ để tránh nguy liệu hoàn toàn thiết bị NAS, bạn cần đến RAID Nhưng phải chọn cấp độ cho phù hợp? Đây viết giải thích cấp độ RAID, bao gồm dạng RAID tiêu chuẩn đến dạng RAID ghép (hay gọi RAID lai) hai cấp, ba cấp Hy vọng viết hữu ích có nhu cầu sử dụng tìm hiểu RAID Nếu bạn xem xét kỹ mua thiết bị NAS máy chủ, đặc biệt cho doanh nghiệp nhỏ, bạn khơng cịn xa lạ thuật ngữ "RAID" RAID viết tắt Redundant Array of Independent Disks Redundant Array of Inexpensive Disks (tạm dịch: Mảng Ổ Đĩa Độc Lập Dự Phòng hay Mảng Ổ Đĩa Rẻ Tiền Dự Phịng) Nói chung, hệ thống hỗ trợ RAID sử dụng hai nhiều ổ đĩa để cải thiện hiệu suất hay mang lại khả chịu lỗi cho máy thường NAS máy chủ Khả chịu lỗi đơn giản mang đến an toàn phần cứng bị hỏng, cách đảm bảo cho máy có thành phần hỏng (HDD SSD), hoạt động bình thường Khả chịu lỗi giúp tránh gián đoạn suất làm việc, làm giảm nguy liệu Khả chịu lỗi tùy thuộc vào cấp độ RAID mà bạn thiết lập Cấp độ RAID phụ thuộc vào yếu tố như: số lượng ổ đĩa mà bạn có thiết bị lưu trữ, tình trạng hư hỏng phục hồi ổ đĩa nghiêm trọng liệu bạn, tầm quan trọng việc tối đa hiệu suất Ví dụ, so với người dùng nhà, doanh nghiệp nói chung thấy khẩn cấp việc bảo toàn liệu hư hỏng phần cứng xảy Các cấp độ RAID khác thể cấu hình khác nhau, nhằm cung cấp cân khác tối ưu hóa hiệu suất bảo vệ liệu Tổng quan RAID: Trước RAID ứng dụng doanh nghiệp tổ chức, nơi cần phải có khả chịu lỗi tối ưu hiệu suất, thứ xa xỉ Máy chủ NAS trung tâm liệu thường có điều khiển RAID - loại phần cứng điều khiển mảng ổ đĩa Các hệ thống có nhiều HDD SSD, tùy thuộc vào cấu hình RAID Do nhu cầu lưu trữ người tiêu dùng tăng lên, thiết bị NAS gia đình hỗ trợ RAID Ngày nhiều thiết bị NAS dành cho doanh nghiệp nhỏ, người tiêu dùng chuyên nghiệp (prosumer - kết hợp professional consumer), gia đình hỗ trợ hai nhiều khay ổ đĩa, để người dùng tận dụng sức mạnh RAID giống doanh nghiệp RAID mềm nghĩa bạn thiết lập RAID mà không cần phần cứng điều khiển, khả RAID vốn có hệ điều hành Windows có tính Storage Spaces Windows (phiên Pro, Ultimate) hỗ trợ tích hợp RAID Bạn thiết lập ổ đĩa đơn với hai phân vùng: để khởi động, để lưu trữ liệu có phân vùng liệu "mirror" (tức "sao chép", nói đến phần RAID bên dưới) RAID mềm có sẵn hệ điều hành khác, OS X Server, Linux Windows Server Do loại RAID tích hợp tính hệ điều hành, nên người dùng tốn thêm tiền mua RAID mềm bao gồm giải pháp ảo hóa, với hỗ trợ adapter RAID ảo mạnh mẽ dựa máy chủ, cung cấp công ty Dot Hill Systems Tuy nhiên giải pháp phù hợp với mơ hình doanh nghiệp Nên chọn cấp độ RAID cho phù hợp? Như đề cập, có nhiều cấp độ RAID khác nhau, cấp độ mà bạn chọn phụ thuộc vào việc bạn dùng RAID để tăng hiệu suất hay khả chịu lỗi (hoặc hai) Việc bạn sử dụng RAID cứng hay RAID mềm vấn đề, phần mềm hỗ trợ cấp độ so với RAID dựa phần cứng Trong trường hợp RAID cứng, chủng loại điều khiển lại vấn đề Nhiều điều khiển khác hỗ trợ cấp độ RAID khác quy định loại ổ đĩa bạn dùng mảng: HDD hay SSD, hỗ trợ chuẩn giao tiếp SCSI, SAS hay SATA RAID 0: Được sử dụng để tăng hiệu suất máy chủ, gọi "disk striping" (ổ đĩa sọc) Với RAID 0, liệu stripe (chia sọc) nhiều đĩa (tối thiểu 2) Điều nghĩa cơng việc mà máy tính thực xử lý nhiều ổ đĩa có một, giúp tăng tốc độ đọc ghi liệu RAID mềm RAID cứng, hầu hết điều khiển hỗ trợ cấp độ Nhược điểm RAID khơng có khả chịu lỗi Nếu ổ đĩa bị hỏng ảnh hưởng đến toàn mảng, số lượng ổ đĩa nhiều nguy liệu cao Dung lượng RAID tính sau: (dung lượng ổ đĩa nhỏ nhất) x (số lượng ổ đĩa) Ví dụ: Nếu máy chủ có hai ổ đĩa 1TB cấu hình RAID 0, tổng dung lượng lưu trữ RAID 1TB x = 2TB RAID 1: Là loại cấu hình có khả chịu lỗi, gọi "disk mirroring" (ổ đĩa gương) Với RAID 1, liệu mirror (sao chép) liên tục đồng thời, từ đĩa sang đĩa khác, tạo nên hay gọi gương Nếu ổ đĩa bị hỏng, ổ tiếp tục hoạt động Đây cách đơn giản để tạo khả chịu lỗi chi phí tương đối thấp RAID cịn có ưu điểm giúp cải thiện tốc độ đọc, liệu truy xuất lúc nhiều ổ đĩa Nhược điểm RAID gây ảnh hưởng nhỏ đến tốc độ ghi Như vừa đề cập trên, hai ổ đĩa phải chép liên tục đồng thời, ổ đĩa có tốc độ chậm ảnh hưởng đến tốc độ ghi tổng thể hệ thống Đây lý nên sử dụng ổ đĩa giống hệt chạy RAID RAID tạo thơng qua phần mềm phần cứng Tối thiểu phải có hai ổ đĩa vật lý để triển khai RAID cứng Với RAID mềm, thay hai đĩa, liệu chép phân vùng ổ đĩa đơn Cần lưu ý dung lượng RAID dung lượng ổ đĩa nhỏ Ví dụ: Nếu máy chủ có hai ổ đĩa 1TB cấu hình RAID 1, tổng dung lượng lưu trữ RAID 1TB, khơng phải 2TB RAID 2: Được ví "chú cừu đen" gia đình RAID, cấp độ RAID không sử dụng nhiều kỹ thuật "tiêu chuẩn" mirror, stripe và/hoặc parity (tính chẵn lẻ - liệu bổ sung sử dụng cho việc khôi phục) RAID sử dụng thứ tương tự stripe có parity, khơng giống cách dùng cấp độ RAID 3, 4, 5, 6, Dữ liệu RAID stripe cấp độ bit, phân bố qua nhiều ổ đĩa liệu ổ đĩa dự phòng Các bit dự phịng tính tốn mã Hamming, dạng Mã Sửa Lỗi (ECC - Error Correcting Code Error Checking & Correcting) Khi có hoạt động stripe liệu, mã tính tốn ghi với liệu lưu vào ổ đĩa ECC riêng biệt Khi có hoạt động đọc liệu, mã ECC đọc để xác nhận khơng có lỗi xảy kể từ lúc ghi liệu Nếu lỗi đơn xảy ra, sửa tức Cấp độ có khả chịu lỗi ổ đĩa RAID đòi hỏi điều khiển phức tạp, chuyên dụng đắt tiền Loại RAID sử dụng chi phí triển khai lớn (một hệ thống điển hình yêu cầu đến 10 ổ đĩa liệu, ổ đĩa ECC), có hiệu suất khơng cao (do stripe cấp độ bit) RAID 3: Dữ liệu stripe qua nhiều ổ đĩa cấp độ byte; số lượng byte stripe thay đổi thơng thường 1.024 byte (tức 1KB) Parity tính tốn lưu vào ổ đĩa riêng biệt, có khả chịu lỗi cố xảy với ổ đĩa Nếu ổ đĩa bị lỗi khởi động, liệu ban đầu tái tạo từ liệu stripe ổ đĩa parity - diễn liên tục hoàn toàn tự động Về bản, hệ thống hoạt động ổ đĩa bị chết đến bạn thay ổ đĩa hỏng Ổ đĩa parity RAID gây nên tình trạng nghẽn cổ chai khiến hiệu suất không cao, đặc biệt hoạt động ghi ngẫu nhiên, phải truy cập liên tục có liệu ghi Điều trái ngược với RAID 5, cải thiện hiệu suất ghi cách phân bố parity tất ổ đĩa (mặc dù loại RAID phải chịu ảnh hưởng hoạt động ghi, đề cập sau) RAID có tốc độ đọc ghi tốt, lại hạn chế tốc độ đọc ngẫu nhiên (do stripe cấp độ byte) tốc độ ghi ngẫu nhiên (do dùng ổ đĩa parity riêng biệt) Vì RAID sử dụng, ngoại trừ ứng dụng có dung lượng tập tin lớn, đòi hỏi tốc độ truy xuất cao yêu cầu ổ đĩa dự phòng, chẳng hạn xử lý video nguyên (không nén) Loại RAID yêu cầu tối thiểu ba ổ đĩa có dung lượng tính sau: (dung lượng ổ đĩa nhỏ nhất) x (số lượng ổ đĩa - 1) Ví dụ: Nếu máy chủ có bốn ổ đĩa 1TB cấu hình RAID 3, tổng dung lượng lưu trữ mảng 1TB x (4 - 1) = 3TB RAID 4: Nhiều người nhầm lẫn loại với RAID RAID cải thiện hiệu suất cách stripe liệu qua nhiều ổ đĩa theo khối có khả chịu lỗi thơng qua ổ đĩa parity riêng biệt Điều làm cho RAID giống "anh em ruột" với RAID RAID có điểm tương đồng Nó giống RAID ngoại trừ việc sử dụng khối thay byte phân bố liệu, giống RAID ngoại trừ việc sử dụng ổ đĩa parity riêng biệt thay phân bố parity So với RAID 3, stripe RAID cải tiến từ byte sang block, giúp cải thiện hiệu suất truy cập ngẫu nhiên, việc dùng ổ đĩa parity giống nên bị tình trạng nghẽn cổ chai, đặc biệt hoạt động ghi ngẫu nhiên RAID yêu cầu số lượng ổ đĩa tối thiểu, dung lượng lưu trữ, khả chịu lỗi thuộc tính khác tương tự RAID RAID RAID 5: Một cấu hình RAID phổ biến dành cho máy chủ thiết bị NAS doanh nghiệp RAID tương tự RAID ngoại trừ việc không dùng ổ đĩa parity riêng biệt mà sử dụng thuật toán để phân bố parity, liệu khối parity ghi tất ổ đĩa mảng Với kỹ thuật này, RAID tránh khỏi tình trạng nghẽn cổ chai mà hai "anh em" RAID RAID gặp phải, giúp cải thiện tốc độ ghi Lợi ích RAID cho phép nhiều ổ đĩa NAS máy chủ "thay nóng" (hotswappable hay hotswap) trường hợp ổ đĩa mảng bị hỏng Ổ đĩa thay ổ đĩa mà không cần tắt NAS máy chủ, không làm gián đoạn người dùng truy cập NAS máy chủ Đây giải pháp tuyệt vời cho khả chịu lỗi ổ đĩa hỏng (hoặc hỏng), liệu tái tạo (hay gọi đồng bộ) ổ đĩa ổ đĩa hỏng thay Thời gian tái tạo phụ thuộc vào nhiều yếu tố dung lượng liệu cần tái tạo, tốc độ ghi ổ đĩa mới, mức độ ưu tiên tái tạo (rebuild priority) nhiều tiếng chí nhiều ngày hoàn tất RAID trở nên phổ biến kết hợp lý tưởng: hiệu suất tốt, khả chịu lỗi tốt, dung lượng lưu trữ cao Loại RAID phù hợp với công việc kinh doanh dịch vụ đa Đối với ứng dụng đòi hỏi hoạt động ghi nhiều, RAID RAID 10 (hay gọi RAID 1+0, giới thiệu sau) có lẽ lựa chọn tốt (mặc dù chi phí phần cứng cao hơn), hiệu suất RAID bắt đầu giảm đáng kể môi trường nặng hoạt động ghi Hiệu suất RAID "điều chỉnh" cách thay đổi kích thước stripe, cho đáp ứng tốt với ứng dụng triển khai Dung lượng lưu trữ cấp độ tương tự RAID RAID 6: Đây RAID thường sử dụng doanh nghiệp Tương tự RAID 5, RAID giải pháp mạnh mẽ sử dụng đến hai khối parity yêu cầu tối thiểu ổ đĩa Nếu bạn có hai ổ đĩa chết lúc, hệ thống tiếp tục hoạt động Về mặt hiệu suất, nhìn chung RAID có tốc độ ghi khơng RAID phải tính tốn nhiều khối parity phức tạp hơn, có tốc độ đọc ngẫu nhiên nhanh chút liệu stripe qua nhiều ổ đĩa Giống RAID 5, hiệu suất RAID điều chỉnh cách thay đổi kích thước stripe Về lý thuyết, RAID thích hợp với ứng dụng giống RAID 5, áp dụng cho trường hợp cần tăng cường khả chịu lỗi Trên thực tế, RAID dùng so với RAID RAID 10 Lý số công ty không muốn chi tiền cho kiện gặp - RAID 10 chủ yếu dùng doanh nghiệp tổ chức chi phí tốn kém, đòi hỏi số lượng ổ đĩa nhiều so với cấp độ RAID khác Đây cấp độ RAID lý tưởng cho máy chủ sở liệu sử dụng với tần suất cao máy chủ phải thực thi nhiều hoạt động ghi RAID 10 tạo thơng qua phần cứng phần mềm, theo đánh giá chung, nhiều lợi ích hiệu suất bạn sử dụng phần mềm Một số người cho RAID 01 RAID 10 có điểm yếu so với RAID (mặc dù gặp): Với RAID 01, có hai ổ đĩa chết nằm hai bên stripe (như hình RAID 01 ổ đĩa 2, 3); với RAID 10, có hai ổ đĩa chết phía mirror (như hình RAID 10 ổ đĩa bên trái, bên phải), liệu bị hồn tồn Tình khơng diễn với RAID 6, có hai ổ đĩa chết lúc, mảng hoạt động bình thường RAID 01 RAID 10 yêu cầu tối thiểu bốn ổ đĩa có dung lượng lưu trữ thấp, tính sau: (dung lượng ổ đĩa nhỏ nhất) x (số lượng ổ đĩa) / Ví dụ: Nếu máy chủ có bốn ổ đĩa 1TB cấu hình RAID 01 RAID 10, tổng dung lượng lưu trữ mảng 1TB x / = 2TB RAID 03 (RAID 0+3) RAID 30 (RAID 3+0): RAID 03 (đôi RAID 53) RAID 30 gọi RAID 0+3 RAID 3+0 Cả hai cấp độ sử dụng kỹ thuật stripe theo byte có parity kết hợp với stripe theo khối để tạo nên mảng lớn RAID 03 tạo cách đặt mảng RAID vào mảng RAID RAID 30 phổ biến hơn, hình thành cách stripe qua nhiều mảng RAID Sự kết hợp parity, stripe theo khối nhỏ stripe theo khối lớn gây khó khăn cho việc phân tích hiệu suất cấp độ Nói chung, RAID 30 cung cấp hiệu suất tốt RAID nhờ bổ sung thêm RAID 0, có tốc độ tổng thể gần với RAID RAID 0, đặc biệt tốc độ ghi RAID 30 cung cấp khả chịu lỗi hiệu suất tái tạo tốt so với RAID 03, hai phụ thuộc vào quy mô ổ đĩa mảng RAID RAID 0: ổ đĩa parity nhiều hơn, hiệu lưu trữ dung lượng thấp hơn, khả chịu lỗi tốt Hãy xem xét hai mảng khác RAID 30 với 21 ổ đĩa (ví dụ bên dưới): mảng thứ gồm ba nhóm RAID 3, nhóm bảy ổ đĩa có dung lượng lưu trữ cao hơn, khả chịu lỗi tối đa ba ổ đĩa; mảng thứ hai gồm bảy nhóm RAID 3, nhóm ba ổ đĩa có dung lượng lưu trữ thấp hơn, khả chịu lỗi lên tới ổ đĩa; hai mảng có số nhóm RAID khác Trong trường hợp 21 ổ đĩa áp dụng vào RAID 03, ổ đĩa thứ hai bị hỏng sau cố ổ đĩa thứ nhất, phá hỏng mảng RAID dẫn đến sụp đổ toàn mảng Cả hai cấp độ yêu cầu tối thiểu sáu ổ đĩa có dung lượng tính sau: + RAID 03: (dung lượng ổ đĩa nhỏ nhất) x (số nhóm RAID - 1) x (số lượng ổ đĩa nhóm RAID 0) Ví dụ: Nếu máy chủ có 15 ổ đĩa 1TB cấu hình RAID 03 với ba nhóm RAID 0, nhóm có năm ổ đĩa, tổng dung lượng lưu trữ mảng là: 1TB x (3 - 1) x = 10TB + RAID 30: (dung lượng ổ đĩa nhỏ nhất) x (số lượng ổ đĩa nhóm RAID - 1) x (số nhóm RAID 3) Ví dụ 1: Nếu máy chủ có 21 ổ đĩa 1TB cấu hình RAID 30 với ba nhóm RAID 3, nhóm có bảy ổ đĩa, tổng dung lượng lưu trữ mảng là: 1TB x (7 - 1) x = 18TB Ví dụ 2: Nếu máy chủ có 21 ổ đĩa 1TB cấu hình RAID 30 với bảy nhóm RAID 3, nhóm có ba ổ đĩa, tổng dung lượng lưu trữ mảng là: 1TB x (3 - 1) x = có 14TB RAID 03 RAID 30 không sử dụng rộng rãi cấp độ khác, chi phí triển khai cao phức tạp, ngoại trừ ứng dụng đòi hỏi tốc độ cao, kết hợp với khả chịu lỗi dung lượng lưu trữ cao, chẳng hạn máy chủ chứa liệu đa phương tiện, sở liệu tập tin có kích thước lớn quan trọng RAID 05 (RAID 0+5) RAID 50 (RAID 5+0): RAID 05 RAID 50 gọi RAID 0+5 RAID 5+0, hai cấp độ tạo nên mảng lớn cách kết hợp stripe theo khối parity RAID với stripe theo khối RAID RAID 05 mảng RAID chứa nhiều mảng RAID 0; phổ biến so với RAID 50, mảng RAID stripe qua mảng RAID RAID 05 RAID 50 cải thiện hiệu suất RAID thông qua việc bổ sung RAID 0, trình ghi Hai loại RAID cung cấp khả chịu lỗi tốt so với cấp độ RAID đơn, đặc biệt cấu RAID 50 (mỗi mảng chịu lỗi ổ đĩa) Phần lớn đặc tính RAID 05 RAID 50 tương tự RAID 03 RAID 30, số lượng ổ đĩa tối thiểu, cách tính dung lượng, khả chịu lỗi RAID 05 RAID 50 có xu hướng thích hợp mơi trường kinh doanh, nơi sử dụng liệu có kích thước nhỏ, ứng dụng yêu cầu khả chịu lỗi, dung lượng hiệu suất truy cập ngẫu nhiên cao Hai cấp độ không sử dụng rộng rãi nhiều cấp độ RAID khác Đôi sử dụng thay RAID để tăng dung lượng, sử dụng sở liệu lớn RAID 06 (RAID 0+6) RAID 60 (RAID 6+0): RAID 06 RAID 60 gọi RAID 0+6 RAID 6+0 Hai cấp độ tương tự RAID 05 50, ngoại trừ mảng RAID có parity gấp đơi so với RAID RAID 06 60 hình thành cách kết hợp stripe theo khối parity kép RAID với stripe theo khối RAID RAID 60 có khả chịu lỗi hiệu suất tái tạo tốt RAID 06 Mặc dù RAID 06 cho phép hỏng đến hai mảng RAID (như hình trên, bạn tất sáu ổ đĩa hai mảng RAID mà không lo liệu); RAID 60 cho phép hỏng tối đa hai ổ đĩa mảng RAID Nhưng thực tế, khả hỏng nhiều ổ đĩa mảng gặp ... công ty RAID 01 (RAID 0+1) RAID 10 (RAID 1+0): RAID 01 RAID 10 gọi RAID 0+1 RAID 1+0 RAID 01 hốn đổi với RAID 10, hai loại RAID không giống RAID 01 mảng stripe (RAID 0) chép qua mảng mirror (RAID. .. trọng RAID 05 (RAID 0+5) RAID 50 (RAID 5+0): RAID 05 RAID 50 gọi RAID 0+5 RAID 5+0, hai cấp độ tạo nên mảng lớn cách kết hợp stripe theo khối parity RAID với stripe theo khối RAID RAID 05 mảng RAID. .. có bốn ổ đĩa 1TB cấu hình RAID 01 RAID 10, tổng dung lượng lưu trữ mảng 1TB x / = 2TB RAID 03 (RAID 0+3) RAID 30 (RAID 3+0): RAID 03 (đôi RAID 53) RAID 30 gọi RAID 0+3 RAID 3+0 Cả hai cấp độ sử