Trong thời gian gần đây, từ chỗ là một thành phần “RAID” chỉ có trên các hệ thống Máy tính lớn, Máy trạm, Máy chủ, RAID đã được đưa vào các máy tính mọi đối tượng dưới dạng tích hợp đơn giản. Tuy nhiên, khi người mua biết bo mạch chủ ( Mainboard ) đang sử dụng có hỗ trợ công nghệ RAID, để biết cách sử dụng hiệu quả. Qua bài viết này Serverhub giới thiệu thông tin cơ bản về RAID.

RAID là gì?

RAID viết tắt của Redundant Array of Independent Disks, là một hệ thống hoạt động bằng việc kết nối dãy những ổ cứng, từ đó hình thành nên một thiết bị nhớ đơn có dung lượng lớn, nhiệm vụ của chúng để hỗ trợ liên kết hiệu quả và đáng tin cậy. RAID là giải pháp phòng hộ bởi bạn có thể ghi dữ liệu lên nhiều đĩa cứng cùng một lúc. Càng ngày RAID lại càng trở nên phổ biến hơn nhờ vào sự thay đổi và phát triển của cơ chế hoạt động. Nó không chỉ cho phép lưu, đảm bảo an toàn cho dữ liệu mà còn giúp tăng tốc độ truy xuất dữ liệu từ đĩa cứng.

Các loại RAID ổ cứng được dùng phổ biến

Có nhiều loại RAID khác nhau, trên thực thế khi áp dụng các phiên bản RAID, bạn sẽ thấy rõ sự hiệu quả gấp nhiều lần tuy nhiên hiệu quả sẽ còn phụ thuộc vào số lượng ổ cứng liên kết, cả các mạch điều khiển nữa.

- RAID 0 hiện nay đang là loại RAID được người sử dụng rất ưa thích bởi nó có khả năng nâng cao hiệu suất, trao đổi dữ liệu của địa cứng. Để sử dụng, RAID yêu cầu tối thiểu là 2 đĩa cứng, cho phép máy tính ghi lại dữ liệu lên trên địa theo phương thức đặc biệt được gọi là Striping.

Ví dụ: bạn đánh số 8 đoạn dữ liệu từ 1 – 8, trong đó các đoạn dữ liệu đánh số lẻ 1,3,5,7 thì sẽ được ghi lên đĩa cứng đầu, các đoạn còn lại mang số chẵn thì ghi lên đĩa cứng thứ 2. Đây là cách chia dữ liệu để chúng không bị dồn đầy lên một đĩa duy nhất, giúp giảm một nửa thời gian giải quyết dữ liệu trên lý thuyết. Điều này cũng đồng nghĩa với việc, có càng nhiều đĩa cứng thì càng phân bổ được nhiều hơn, tốc độ cũng tăng hơn

- Ưu điểm: Tốc độ ghi dữ liệu nhanh, thường là gấp đôi)

- Nhược điểm: Vì chia nhỏ gói dữ liệu nên RAID 0 tiềm ẩn nguy cơ, rủi ro mất dữ liệu (cụ thể trường hợp này là ít nhất 2 ổ cứng, nếu chẳng may 1 trong 2 ổ cứng bị hỏng thì bạn sẽ mất thông tin). Không chỉ thế 2 ổ cứng này nên là phải cùng mức dung lượng, nếu khác dung lượng thì sẽ lấy ổ thấp hơn.

Đối tượng dùng: RAID 0 phù hợp với những người cần phải có dịch vụ lưu trữ lớn, tốc độ truy xuất cũng phải cao, ví dụ như streaming video, chạy dữ liệu cơ sở,…

- RAID 1 là dạng RAID cơ bản có khả năng đảm bảo an toàn dữ liệu, được ưa chuộng và sử dụng hiện nay. Gần giống với RAID 0, RAID 1 cũng yêu cầu có ít nhất 2 ổ cứng để hoạt động, dữ liệu được ghi vào ổ địa sẽ giống hệt nhau để đề phòng trường hợp 1 trong 2 ổ không hoạt động thì dữ liệu ở ổ kia vẫn còn nguyên, vẫn hoạt động bình thường.

Đối với RAID 1, hiệu năng không phải là yếu tố hàng đầu nên nó sẽ không phù hợp với những ai cần tốc độ. Bù lại thì với những nhà quản trị, quản lý thông tin cần quản lý hệ thống thông tin quan trọng, lớn, thì lại rất chuộng RAID 1 này.

- Dung lượng của hệ thống RAID 1 bằng dung lượng của ổ đơn (hai ổ 1TB chạy RAID 1 sẽ cho hệ thống nhìn thấy duy nhất một ổ RAID 1TB ).

- RAID giúp đảm bảo an toàn dữ liệu

Ưu điểm: Đảm bảo tốt an toàn cho dữ liệu

Nhược điểm: Chi phí sử dụng cao (ví dụ bạn dùng 2 ổ cứng 100GB, khi dùng RAID 1 thì dung lượng lưu trữ có thể dùng là 100GB) ; 2 ổ cứng này nên là phải cùng mức dung lượng, nếu khác dung lượng thì sẽ lấy ổ thấp hơn.

Đối tượng dùng: Dịch vụ lưu trữ, website vừa và nhỏ, những người dùng cần sự bảo vệ thông tin dữ liệu chắc chắn như thông tin khách hàng, kế toán, bất động sản, ngân hàng,….

- RAID 5 là một loại RAID được sử dụng phổ biến hiện nay. Nguyên tắc sử dụng của RAID 5 tương tự như với RAID 0 và RAID 1, các thông tin cũng được chia nhỏ ra trên các ổ cứng. Trong trường hợp có ổ bị hỏng thì ổ còn lại vẫn hoạt động bình thường, các thông tin cũng không bị mất.

- Cơ chế hoạt động RAID 5 yêu cầu tối thiểu 3 ổ cứng. Giả sử có 1 file A thì khi lưu trữ sẽ tách ra 3 phần A1, A2, A3. Ba phần nãy sẽ tương ứng lưu lần lượt trên ổ đĩa Disk 0, Disk 1, Disk 2, ổ đĩa Disk 3 sẽ giữ bản sao lưu của 3 phần này. Tương tự các file sau cũng vậy và tùy theo tiến trình thực hiện mà bản sao lưu có thể được lưu ở bất kì 1 trong những ổ trong cụm RAID.

Ưu điểm

Hiệu quả năng suất được nâng cao

Bảo mật cho dữ liệu được nâng cao

Tiết kiệm được chi phí hơn nhiều so với quá trình lưu trữ của RAID 10 (sẽ được giới thiệu bên dưới).

Nhược điểm: Phát sinh thêm chí phí cho một ổ cứng nữa so với hình thức lưu trữ trên RAID 0 và RAID 1.

Lưu ý: Tổng dung lượng ổ cứng cuối cùng sẽ bằng tổng dung lượng đĩa sử dụng trừ đi dung lượng của 1 ổ. Ví dụ bạn dùng 3 ổ dung lượng mỗi ổ là 1TB thì dung lượng sử dụng sau khi dùng RAID 5 chỉ còn 2TB ( tổng dung lượng chỉ còn 2 ổ cứng).

RAID 6 là sự phát triển hơn của RAID 5. Cơ bản RAID 6 phần tương tự như RAID 5 nhưng trong RAID 6 sử dụng lặp lại nhiều hơn số lần sự phân tách dữ liệu để ghi vào các đĩa cứng khác nhau. Ví dụ RAID 5 thì mỗi một dữ liệu được tách thành hai vị trí lưu trữ trên hai đĩa cứng khác nhau, nhưng ở RAID 6 thì mỗi dữ liệu lại được lưu trữ ở ít nhất ba vị trí, mục đích của việc này chỉ để nhằm nâng cao an toàn dữ liệu hơn.

Yêu cầu cho cơ chế Raid này tối thiểu 4 ổ cứng. Khi sử dụng đến 4 ổ cứng đó là nó chỉ cho phép bị hỏng đồng thời nhiều nhất là 2 ổ cứng thì vẫn đảm bảo được quá trình hoạt động, khả năng này nhỏ nên việc bảo mật cũng được tăng lên nhưng khả năng chịu rủi ro được cải thiện rất nhiều. Vì vậy, RAID 6 rất được tin tưởng để sử dụng cho các hệ thống máy chứa các thông tin vô cùng quan trọng.

RAID 10 là sự kết hợp của RAID 1 và RAID 0. Để hoạt động RAID 10 yêu cầu ít nhất 4 ổ cứng. Dữ liệu sẽ được lưu thông đồng thời trên 4 ổ cứng này, trong đó 2 ổ lưu thông dạng String của RAID 0, 2 ổ lưu thông dạng Mirroring của RAID 1.

Ưu điểm

- Lưu trữ nhanh và an toàn

- Giúp nâng cao hiệu suất, đảm bảo dữ liệu không bị mất khi 1 trong 4 ổ bị hỏng.

- Dữ liệu được dự phòng toàn bộ.

Nhược điểm

- Chi phí sử dụng cao

- Dung lượng sử dụng chỉ khoảng ½ so với dung lượng của 4 ổ cứng.

Đối tượng dùng: Với hiệu suất và khả năng bảo mật, nó thích hợp để sử dụng bởi mọi đối tượng. Khi hoạt động thì nên sử dụng các ổ cứng có cùng dung lượng, nếu khác thì sẽ lấy ổ thấp nhất.

Một số loại RAID khác

Ngoài các loại được đề cập ở trên, bạn còn có thể bắt gặp nhiều loại RAID khác nhưng chúng không được sử dụng rộng rãi mà chỉ giới hạn trong các hệ thống máy tính phục vụ mục đích riêng, có thể kể như:

- Level 2 (Error-Correcting Coding)

- Level 3 (Bit-Interleaved Parity)

- Level 4 (Dedicated Parity Drive)

- Level 6 (Independent Data Disks with Double Parity)

- Level 10 (Stripe of Mirrors, ngược lại với RAID 0+1)

- Level 7 (thương hiệu của tập đoàn Storage Computer, cho phép thêm bộ đệm cho RAID 3 và 4)

RAID S (phát minh của tập đoàn EMC và được sử dụng trong các hệ thống lưu trữ Symmetrix của họ). Bên cạnh đó còn một số biến thể khác, ví dụ như Intel Matrix Storage cho phép chạy kiểu RAID 0+1 với chỉ 2 ổ cứng hoặc RAID 1.5 của DFI trên các hệ BMC 865, 875. Có nhiều điểm khác biệt nhưng đa phần đều là bản cải tiến của các phương thức RAID truyền thống.

CÁC BƯỚC CHUẨN BỊ GÌ ĐỂ CHẠY RAID:

- Để chạy được RAID, bạn cần tối thiểu một card điều khiển và hai ổ đĩa cứng giống nhau. Đĩa cứng có thể ở bất cứ chuẩn nào, từ ATA, SATA , SAS hay SCSI, tốt nhất chúng nên hoàn toàn giống nhau vì một nguyên tắc đơn giản là khi hoạt động ở chế độ đồng bộ như RAID, hiệu năng chung của cả hệ thống sẽ bị kéo xuống theo ổ thấp nhất nếu có.

Ví dụ: khi bạn bắt ổ 500GB chạy RAID với ổ 250GB (bất kể 0 hay 1) thì coi như bạn đã lãng phí 250GB vô ích vì hệ thống điều khiển chỉ coi chúng là một cặp hai ổ cứng 250GB mà thôi (ngoại trừ trường hợp JBOD như đã đề cập).

- Yếu tố quyết định tới số lượng ổ đĩa chính là kiểu RAID mà bạn định chạy. Chuẩn giao tiếp không quan trọng lắm, đặc biệt là giữa SATA và ATA. Một số BMC đời mới cho phép chạy RAID theo kiểu trộn lẫn cả hai giao tiếp này với nhau. Điển hình như MSI K8N Neo2 Platinum hay dòng DFI Lanparty NForce4.

- Bộ điều khiển RAID (RAID Controller) là nơi tập trung các cáp dữ liệu nối các đĩa cứng trong hệ thống RAID và nó xử lý toàn bộ dữ liệu đi qua đó. Bộ điều khiển này có nhiều dạng khác nhau, từ card tách rời cho dến chip tích hợp trên Mainboard.

- Đối với các hệ thống Máy tính PC, tuy chưa phổ biến nhưng việc chọn mua Mainboard có RAID tích hợp là điều nên làm vì nói chung đây là một trong những giải pháp cải thiện hiệu năng hệ thống rõ rệt và ít tiền nhất, chưa tính tới giá trị an toàn dữ liệu. Trong trường hợp Mainboard không có RAID, bạn vẫn có thể mua được card điều khiển PCI trên thị trường với giá không cao lắm.

- Một thành phần khác của hệ thống RAID không bắt buộc phải có nhưng đôi khi là hữu dụng, đó là các khay hoán đổi nóng ổ đĩa ( Hotplug ). Cho phép bạn thay các đĩa cứng gặp trục trặc trong khi hệ thống đang hoạt động mà không phải tắt máy (chỉ đơn giản là mở khóa, rút ổ ra và cắm ổ mới vào). Thiết bị này thường sử dụng với ổ cứng SCSI và khá quan trọng đối với các hệ thống máy chủ vốn yêu cầu hoạt động liên tục.

Về phần mềm thì khá đơn giản vì hầu hết các hệ điều hành hiện đại đều hỗ trợ RAID rất tốt, đặc biệt là Microsoft Windows. Nếu bạn sử dụng Windows thì bổ sung RAID khá dễ dàng. Quan trọng nhất là trình điều khiển nhưng thật tuyệt khi chúng đã được kèm sẵn với thiết bị. Việc cài đặt RAID có thể gây một vài rắc rối nếu bạn thiếu kinh nghiệm nhưng vẫn có hướng giải quyết trong phần sau của bài viết.

- Có hai trường hợp sẽ xảy ra khi người dung nâng cấp RAID cho hệ thống. Nếu hệ thống RAID bổ sung chỉ được dùng với mục đích lưu trữ hoặc làm nơi trao đổi thông tin tốc độ cao thì việc cài đặt rất đơn giản. Tuy nhiên nếu bạn dự định dùng nó làm nơi cài hệ điều hành, phần mềm thì sẽ rất rắc rối và phải cài đặt lại toàn bộ từ con số 0.

- Thông qua bài viết,  Serverhub cung cấp đến các bạn những khái niệm cơ bản về RAID, các loại RAID phổ biến được sử dụng hiện nay với những ưu và nhược điểm của từng loại. Cùng với khả năng bảo mật, cho nên RAID đang được sử dụng khá phổ biến rộng rãi.

Nguồn tổng hợp: Severhub