Bài viết này mình chia sẻ các bạn về công nghệ RAID. Cùng với cách tạo các RAID phổ biến như (RAID0, RAID1, RAID5, RAID6, RAID10) trong hệ thống.
RAID là gì?
RAID là từ viết tắt của cụm từ “Redundant Array of Inexpensive Disks” hoặc “Redundant Arrays of Independent Disks“, là hình thức ghép nhiều ổ đĩa vật lý lại với nhau nhằm dung lỗi và tăng tốc.
RAID là một tập hợp các đĩa trong một nhóm để trở thành một logical volume. RAID chứa các nhóm hoặc bộ (set) hoặc mảng (array). Số đĩa tối thiểu 2 được kết nối với một bộ điều khiển (controller) RAID và tạo ra một logical volume hoặc nhiều ổ đĩa hơn có thể nằm trong một nhóm. Chỉ có một cấp độ RAID có thể được áp dụng trong một nhóm các đĩa. Theo cấp độ RAID đã chọn của chúng ta, hiệu suất sẽ khác nhau. Lưu dữ liệu của chúng ta bằng khả năng chịu lỗi và tính sẵn sàng cao.
Việc sử dụng RAID mang lại lợi ích:
- Dự phòng
- Hiệu quả cao
- Giá thành thấp
Software RAID và Hardware RAID
Software RAID có hiệu suất thấp do sử dụng nguồn tài nguyên từ máy chủ, nó cần tải để đọc dữ liệu từ software RAID volumes. Không cần phần cứng vật lý trong các software RAID không tốn chi phí.
Hardware RAID có hiệu năng cao, không sử dụng tài nguyên từ máy chủ. Nó là một bộ điều khiển (controller) RAID chuyên dụng được xây dựng về mặt vật lý bằng cách sử dụng thẻ PCI express, có NVRAM cho bộ nhớ cache để đọc và viết. Lưu trữ bộ đệm để xây dựng lại ngay cả khi mất điện, nó sẽ lưu trữ bộ đệm bằng các bản sao lưu sử dụng năng lượng pin. Chi phí rất tốn kém cho một quy mô lớn.
Các khái niệm về RAID
Parity là một phương pháp tạo lại nội dung bị mất từ thông tin parity. Chúng được ứng dụng trong RAID5 và RAID6 dựa trên parity.
Stripe chia sẻ dữ liệu ngẫu nhiên vào nhiều đĩa. Việc chia sẻ dữ liệu này thì sẽ không có dữ liệu đầy đủ trong một đĩa.
Mirroring được sử dụng trong RAID1 và RAID10. Mirroring tạo một bản sao của cùng một dữ liệu. Trong RAID 1, nó sẽ lưu cùng một nội dung vào đĩa khác.
Hot spare là một ổ đĩa dự phòng trong máy chủ nó có thể tự động thay thế các ổ đĩa bị lỗi. Nếu bất kỳ một trong các ổ đĩa bị lỗi, ổ đĩa dự phòng này sẽ được sử dụng và xây dựng lại tự động.
Chunks là một kích thước của dữ liệu có thể tối thiểu từ 4KB trở lên. Bằng cách xác định kích thước chunks, chúng ta có thể tăng hiệu suất I/O.
Các cấp độ RAID thường được sử dụng:
- RAID0
- RAID1
- RAID5
- RAID6
- RAID10
Cấp độ của RAID
RAID0
RAID0 (Striping) dữ liệu sẽ được ghi vào đĩa bằng phương pháp chia sẻ, một nửa nội dung sẽ nằm trong một đĩa và một nửa khác sẽ được ghi vào đĩa khác. RAID0 cho phép ghi và đọc được hoàn thành nhanh hơn. Tuy nhiên, không giống như các cấp RAID khác, RAID0 không có tính Parity. Khi phân chia đĩa mà không có dữ liệu parity không có dự phòng hoặc khả năng chịu lỗi. Nếu một ổ đĩa bị lỗi, tất cả dữ liệu trên ổ đĩa đó sẽ bị mất.
RAID0 được sử dụng tốt nhất để lưu trữ văn bản có yêu cầu đọc và ghi tốc độ cao. Bộ nhớ đệm phát trực tiếp video và chỉnh sửa video là những cách sử dụng phổ biến cho RAID0 do tốc độ và hiệu suất.
Ưu điểm của RAID0 là cải thiện hiệu năng. RAID0 tránh tình trạng nghe lỏm bằng cách không sử dụng dữ liệu parity và bằng cách sử dụng tất cả dung lượng lưu trữ dữ liệu có sẵn. RAID0 có chi phí thấp nhất trong tất cả các cấp RAID và được hỗ trợ bởi tất cả các bộ điều khiển phần cứng.
Nhược điểm của RAID0 là khả năng phục hồi thấp. Nó không nên được sử dụng để lưu trữ quan trọng.
RAID1
RAID1 (Mirroring) là sự sao chép dữ liệu vào hai hoặc nhiều đĩa. RAID1 là một lựa chọn tốt cho các ứng dụng đòi hỏi hiệu năng cao và tính sẵn sàng cao, như các ứng dụng giao dịch, email,… Cả hai đĩa đều hoạt động, dữ liệu có thể được đọc từ chúng đồng thời làm cho hoạt động đọc khá nhanh. Tuy nhiên, thao tác ghi chậm hơn vì thao tác ghi được thực hiện hai lần.
RAID1 yêu cầu tối thiểu hai đĩa vật lý, vì dữ liệu được ghi đồng thời đến hai nơi. Nếu một đĩa bị lỗi, đĩa kia có thể truy xuất dữ liệu.
RAID5
RAID5 (Distributed Parity) được sử dụng ở cấp doanh nghiệp. RAID5 hoạt động theo phương pháp parity. Thông tin chẵn lẻ sẽ được sử dụng để xây dựng lại dữ liệu. Nó xây dựng lại từ thông tin còn lại trên các ổ đĩa tốt còn lại. Điều này sẽ bảo vệ dữ liệu của chúng ta khi ổ đĩa bị lỗi. Dử liệu trên RAID5 có thể tồn tại sau một lỗi ổ đĩa duy nhất, nếu các ổ đĩa bị lỗi nhiều hơn 1 sẽ gây mất dữ liệu.
Một số ưu điểm của RAID5:
- Đọc sẽ cực kỳ rất tốt về tốc độ.
- Ghi sẽ ở mức trung bình, chậm nếu chúng tôi không sử dụng card điều khiển RAID.
- Xây dựng lại từ thông tin parity từ tất cả các ổ đĩa.
RAID5 Có thể được sử dụng trong các máy chủ tập tin, máy chủ web, sao lưu rất quan trọng
RAID6
RAID6 (Two Parity Distributed Disk) giống như RAID5 hoạt động theo phương pháp parity. Chủ yếu được sử dụng trong một số lượng lớn các mảng. Chúng ta cần tối thiểu 4 ổ đĩa, khi có 2 ổ đĩa bị lỗi, chúng ta có thể xây dựng lại dữ liệu trong khi thay thế các ổ đĩa mới.
Rất chậm so với RAID5, vì nó ghi dữ liệu cho cả 4 trình điều khiển cùng một lúc. Sẽ có tốc độ trung bình trong khi chúng ta sử dụng card điều khiển RAID. Nếu chúng ta có 6 số ổ cứng 1TB thì 4 ổ đĩa sẽ được sử dụng cho dữ liệu và 2 ổ đĩa sẽ được sử dụng cho parity.
Ưu và nhược điểm của RAID:
- Hiệu suất kém.
- Hiệu suất đọc sẽ tốt.
- Hiệu suất ghi sẽ kém nếu chúng tôi không sử dụng card điều khiển RAID.
- Xây dựng lại từ 2 ổ đĩa parity.
- Không gian 2 đĩa sẽ nằm dưới parity.
- Có thể được sử dụng trong mảng lớn.
- Có thể được sử dụng trong mục đích sao lưu, truyền phát video, được sử dụng ở quy mô lớn.
RAID10
RAID10 có thể được gọi là RAID1 + RAID0 hoặc RAID0 + RAID1. RAID10 sẽ làm cả hai công việc của Mirror và Striping. Mirror sẽ là đầu tiên và Stripe sẽ là thứ hai trong RAID10. Stripe sẽ là đầu tiên và mirror sẽ là thứ hai trong RAID01. RAID10 tốt hơn so với RAID01.
Ưu và nhược điểm của RAID10:
- Hiệu suất đọc và viết tốt.
- Nửa không gian sẽ bị mất trong tổng công suất.
- Xây dựng lại nhanh chóng từ sao chép dữ liệu.
- Có thể được sử dụng trong lưu trữ cơ sở dữ liệu cho hiệu suất cao và tính sẵn sàng.
Chúc các bạn thành công!
