RAID server là gì? Các RAID phổ biến thường dùng cho server

RAID server là gì?

RAID server (viết tắt của Redundant Arrays of Inexpensive Disks) là một phương pháp kết hợp nhiều ổ đĩa cứng vật lý thành một hệ thống ổ đĩa cứng duy nhất. Mục đích chính của hệ thống này là tăng tốc độ đọc/ghi dữ liệu, tăng cường độ an toàn của dữ liệu được lưu trữ trên hệ thống, hoặc kết hợp cả hai yếu tố trên.

Cách thức hoạt động của RAID server dựa trên việc sao chép dữ liệu lên hai hoặc nhiều ổ cứng vật lý được liên kết với nhau thông qua một bộ điều khiển RAID (RAID Controller). Bộ điều khiển RAID này có thể dựa trên phần cứng hoặc phần mềm. Các loại RAID khác nhau thường sử dụng kỹ thuật hạn chế lỗi gọi là dữ liệu ‘chẵn lẻ’ (parity data), giúp cung cấp khả năng chịu lỗi (fault tolerance) khi dữ liệu được nhân đôi. Nhờ kỹ thuật này, hệ thống RAID có thể giảm thiểu tác động của việc mất dữ liệu do lỗi phần cứng.

RAID có thể được sử dụng với nhiều loại ổ đĩa như SATA, SAS và SSD. Có nhiều cách cấu hình RAID server khác nhau, mỗi loại RAID phục vụ một mục tiêu cụ thể dựa trên những nhu cầu nhất định, bao gồm:

  1. Data Reliability (Độ tin cậy của dữ liệu): Đảm bảo dữ liệu không có lỗi và an toàn.
  2. Data Availability (Tính sẵn sàng của dữ liệu): Đảm bảo dữ liệu có thể truy cập ngay cả khi xảy ra lỗi phần cứng.
  3. Data Performance (Hiệu suất dữ liệu): Đảm bảo truy cập dữ liệu nhanh chóng cho các hoạt động đọc và ghi.
  4. Data Capacity (Dung lượng dữ liệu): Đảm bảo khả năng lưu trữ lượng dữ liệu lớn.

Mỗi loại RAID có các ưu và nhược điểm riêng, phục vụ cho các mục tiêu khác nhau như tăng cường độ tin cậy, tính sẵn sàng, hiệu suất hoặc dung lượng dữ liệu. Việc lựa chọn cấu hình RAID phù hợp phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của người dùng và yêu cầu của hệ thống.

Như vậy, RAID server là một giải pháp hiệu quả và linh hoạt cho việc quản lý và bảo vệ dữ liệu, đáp ứng đa dạng các nhu cầu từ cá nhân đến doanh nghiệp, đảm bảo dữ liệu luôn an toàn, khả dụng và hiệu quả.

Các RAID thường dùng phổ biến hiện nay cho máy chủ

RAID phổ biến nhất được sử dụng trong môi trường thực tế:

  • RAID 0 (Striping): Chia dữ liệu thành các dải để tăng hiệu suất đọc/ghi.
  • RAID 1 (Mirroring): Sao chép dữ liệu giữa các ổ đĩa để bảo vệ dữ liệu.
  • RAID 5 (Single Disk Distributed Parity): Sử dụng một ổ đĩa phân tán để lưu trữ thông tin kiểm tra, cung cấp khả năng chịu lỗi.
  • RAID 6 (Double Disk Distributed Parity): Sử dụng hai ổ đĩa phân tán để lưu trữ thông tin kiểm tra, cung cấp khả năng chịu lỗi cao hơn RAID 5.
  • RAID 10 (Nested RAID): Kết hợp giữa RAID 1 và RAID 0, vừa sao chép dữ liệu vừa chia dải dữ liệu để cải thiện cả hiệu suất và an toàn dữ liệu.

RAID 0

RAID 1

RAID 1 là một dạng RAID cơ bản nhất, có khả năng đảm bảo an toàn dữ liệu. Dưới đây là giải thích chi tiết và dễ hiểu hơn về RAID 1:

  1. Cách thức hoạt động:

    • Giống như RAID 0, RAID 1 yêu cầu ít nhất 2 đĩa cứng để hoạt động.
    • Dữ liệu được ghi đồng thời vào cả hai ổ đĩa, tạo ra một bản sao chính xác (Mirroring) trên mỗi ổ.
    • Nếu một ổ đĩa gặp trục trặc, ổ đĩa còn lại sẽ tiếp tục hoạt động bình thường mà không mất dữ liệu.
  2. Lợi ích của RAID 1:

    • An toàn dữ liệu: RAID 1 cung cấp khả năng an toàn dữ liệu cao vì dữ liệu luôn có một bản sao dự phòng.
    • Thay thế ổ đĩa hỏng dễ dàng: Người dùng có thể thay thế ổ đĩa bị hỏng mà không lo mất mát thông tin. Sau khi thay thế, hệ thống sẽ tự động sao chép lại dữ liệu lên ổ đĩa mới.
  3. Hiệu năng:

    • Hiệu năng của RAID 1 không phải là yếu tố hàng đầu. Tốc độ đọc có thể được cải thiện nhờ khả năng đọc dữ liệu từ hai ổ đĩa cùng lúc, nhưng tốc độ ghi không nhanh hơn so với một ổ đĩa đơn.
    • Do đó, RAID 1 không phải là lựa chọn số một cho những người cần tốc độ cao, nhưng lại rất phù hợp cho những nhà quản trị mạng và những ai phải quản lý nhiều thông tin quan trọng.
  4. Dung lượng:

    • Dung lượng cuối cùng của hệ thống RAID 1 bằng với dung lượng của một ổ đĩa đơn. Ví dụ, nếu bạn có hai ổ đĩa 80GB chạy RAID 1, hệ thống sẽ chỉ nhìn thấy duy nhất một ổ RAID 80GB.

Tóm lại, RAID 1 là lựa chọn lý tưởng cho những ai cần đảm bảo an toàn dữ liệu và dễ dàng thay thế ổ đĩa hỏng mà không lo mất mát thông tin. Nó phù hợp cho các quản trị mạng và những người quản lý dữ liệu quan trọng, mặc dù không cung cấp hiệu năng cao nhất.

RAID 5

RAID 5 là một loại RAID phổ biến và được sử dụng rộng rãi, kết hợp các ưu điểm của RAID 0 và RAID 1. Dưới đây là giải thích chi tiết và dễ hiểu hơn về RAID 5:

Nguyên tắc hoạt động của RAID 5:

  1. Tối thiểu 3 ổ cứng:

    • Để cài đặt RAID 5, cần tối thiểu 3 ổ cứng.
  2. Lưu trữ dữ liệu và dự phòng:

    • Dữ liệu được chia thành các phần nhỏ và lưu trữ trên các ổ cứng khác nhau. Ngoài ra, RAID 5 sử dụng một cơ chế gọi là “parity” để dự phòng.
    • Ví dụ, với một file A, dữ liệu sẽ được chia thành A1, A2 và A3. A1 sẽ được lưu trên Disk 0, A2 trên Disk 1 và A3 trên Disk 2. Thông tin parity sẽ được lưu trên Disk 3.
    • Parity không cố định trên một ổ mà sẽ được phân bố đều trên tất cả các ổ để tăng hiệu suất và độ an toàn.
  3. Khôi phục dữ liệu:

    • Nếu một ổ cứng bị hỏng, dữ liệu có thể được khôi phục từ các ổ cứng còn lại bằng cách sử dụng thông tin parity. Điều này giúp hệ thống tiếp tục hoạt động bình thường mà không mất dữ liệu.

Ưu điểm của RAID 5:

  1. Hiệu suất cao:

    • RAID 5 cung cấp tốc độ đọc nhanh do dữ liệu được phân tán trên nhiều ổ đĩa.
    • Tốc độ ghi cũng tốt hơn RAID 1 do thông tin parity được phân bố đều trên các ổ đĩa.
  2. An toàn dữ liệu:

    • RAID 5 cung cấp khả năng dự phòng dữ liệu, cho phép khôi phục dữ liệu khi một ổ cứng bị hỏng.
  3. Tiết kiệm chi phí:

    • RAID 5 tiết kiệm chi phí hơn so với RAID 1 vì chỉ cần một ổ cứng bổ sung cho thông tin parity thay vì phải nhân đôi toàn bộ dữ liệu.

Dung lượng:

  • Tổng dung lượng của hệ thống RAID 5 bằng tổng dung lượng của tất cả các ổ đĩa trừ đi dung lượng của một ổ cứng.
  • Ví dụ: Nếu bạn có 4 ổ đĩa, mỗi ổ 500GB, thì tổng dung lượng sử dụng được của hệ thống RAID 5 sẽ là: 4×500𝐺𝐵−500𝐺𝐵=1500𝐺𝐵.

Tóm lại RAID 5 là một lựa chọn lý tưởng cho những ai cần sự cân bằng giữa hiệu suất cao và an toàn dữ liệu.Với yêu cầu ít nhất 3 ổ cứng và cung cấp dung lượng lưu trữ hiệu quả, RAID 5 là giải pháp lý tưởng cho nhiều ứng dụng khác nhau, đặc biệt là trong các môi trường lưu trữ lớn như server.

RAID 6

RAID 6 là một hệ thống lưu trữ dữ liệu tiên tiến, cung cấp khả năng dự phòng dữ liệu cao nhờ sử dụng hai khối thông tin chẵn lẻ (parity). Dưới đây là giải thích chi tiết và dễ hiểu hơn về RAID 6:

Nguyên tắc hoạt động của RAID 6:

  1. Tối thiểu 4 ổ cứng:

    • Để cài đặt RAID 6, cần tối thiểu 4 ổ cứng.
  2. Lưu trữ dữ liệu và dự phòng:

    • RAID 6 chia dữ liệu thành các phần nhỏ và lưu trữ trên các ổ cứng khác nhau, giống như RAID 5.
    • Ngoài ra, RAID 6 sử dụng hai khối thông tin chẵn lẻ (parity) để dự phòng dữ liệu. Điều này cho phép hệ thống chịu được lỗi của hai ổ cứng cùng một lúc mà không mất dữ liệu.
    • Thông tin parity được phân bố đều trên tất cả các ổ cứng để tăng hiệu suất và độ an toàn.

Ví dụ về RAID 6:

  • Giả sử bạn có một file A, dữ liệu sẽ được chia thành A1, A2 và A3, lưu trên các ổ Disk 1, Disk 2 và Disk 3. Hai khối thông tin parity P và Q sẽ được lưu trên Disk 4 và Disk 5.
  • Khi một file khác được lưu, thông tin parity có thể được lưu trên các ổ khác nhau để đảm bảo sự phân bố đều.

Ưu điểm của RAID 6:

  1. Khả năng chịu lỗi cao:

    • RAID 6 có thể chịu được lỗi của hai ổ cứng cùng lúc mà không mất dữ liệu. Điều này rất quan trọng trong các hệ thống lưu trữ lớn.
  2. An toàn dữ liệu:

    • Với hai khối thông tin chẵn lẻ, RAID 6 cung cấp mức độ bảo vệ dữ liệu cao hơn RAID 5.
  3. Phù hợp cho lưu trữ lớn:

    • RAID 6 thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu lưu trữ dữ liệu lớn và an toàn, như sao lưu dữ liệu, phát video trực tuyến và các hệ thống quy mô lớn.

Nhược điểm của RAID 6:

  1. Hiệu suất ghi thấp hơn:

    • RAID 6 chậm hơn RAID 5 do phải ghi dữ liệu và tính toán hai khối thông tin chẵn lẻ. Điều này đặc biệt đúng nếu không sử dụng RAID phần cứng.
  2. Yêu cầu về phần cứng:

    • Để đạt hiệu suất tốt nhất, RAID 6 cần sử dụng bộ điều khiển RAID phần cứng.

Dung lượng:

  • Tổng dung lượng của hệ thống RAID 6 bằng tổng dung lượng của tất cả các ổ đĩa trừ đi dung lượng của hai ổ cứng.
  • Ví dụ: Nếu bạn có 6 ổ đĩa, mỗi ổ 1TB, thì tổng dung lượng sử dụng được của hệ thống RAID 6 sẽ là: 6×1𝑇𝐵−2𝑇𝐵=4𝑇𝐵.

Tóm lại RAID 6 cung cấp sự cân bằng tốt giữa dung lượng lưu trữ, hiệu suất và khả năng chịu lỗi cao.Với khả năng chịu được lỗi của hai ổ cứng cùng lúc, RAID 6 là lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống lưu trữ lớn và quan trọng, đảm bảo an toàn dữ liệu và tính ổn định.


RAID 10

RAID 10 là một hình thức kết hợp giữa hai loại RAID phổ biến là RAID 1 và RAID 0. Để thiết lập RAID 10, người dùng cần sử dụng ít nhất 4 ổ cứng (Disk 0, Disk 1, Disk 2 và Disk 3). Dữ liệu trong RAID 10 sẽ được lưu trữ đồng thời trên 4 ổ cứng, gồm 2 ổ dạng Striping (RAID 0) và 2 ổ dạng Mirroring (RAID 1).

RAID 0 được sử dụng để tăng tốc độ đọc/ghi dữ liệu bằng cách chia dữ liệu thành các phần nhỏ và lưu trữ trên các ổ cứng khác nhau. RAID 1 được sử dụng để sao lưu dữ liệu bằng cách tạo bản sao chính xác của dữ liệu trên một ổ cứng khác. Khi kết hợp cả hai, RAID 10 kết hợp lợi ích của cả tốc độ và tính an toàn.

RAID 10 cung cấp tốc độ đọc/ghi dữ liệu nhanh và đồng thời đảm bảo tính an toàn dữ liệu. Nếu một trong 4 ổ cứng gặp sự cố, dữ liệu vẫn được bảo vệ bởi các bản sao trong RAID 1. Tuy nhiên, điều này đồng nghĩa với việc chi phí của RAID 10 khá cao hơn so với một số hình thức RAID khác. Dung lượng sẵn có trong RAID 10 chỉ bằng 1/2 dung lượng của tổng số dung lượng của 4 ổ cứng (tương tự như RAID 1).

Tóm lại, RAID 10 là một hình thức lưu trữ nhanh, an toàn và cung cấp hiệu suất cao trong khi đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.

 

RAID 50

RAID 50 là sự kết hợp giữa RAID 5 và RAID 0. Nó sử dụng cơ chế lưu trữ dữ liệu tương tự như RAID 0 trong giai đoạn đầu tiên và sau đó chia dữ liệu theo cơ chế RAID 5 trong giai đoạn thứ hai.

Cách hoạt động của RAID 50 như sau:

  1. RAID 0 (Striping): Ban đầu, dữ liệu được chia thành các phần nhỏ và lưu trữ trên các ổ cứng khác nhau. Cơ chế này tạo ra tốc độ truy vấn nhanh và cải thiện hiệu suất đọc/ghi.

  2. RAID 5 (Parity): Trong giai đoạn thứ hai, dữ liệu được chia theo cơ chế RAID 5. RAID 5 sử dụng phương pháp tính toán thông tin dự phòng (parity) để bảo vệ dữ liệu. Một ổ cứng trong nhóm (được gọi là ổ cứng parity) chứa thông tin dự phòng, giúp khôi phục lại dữ liệu nếu một ổ cứng gặp sự cố.

Kết hợp cả hai cơ chế lưu trữ, RAID 50 đảm bảo tốc độ truy vấn tốt như RAID 10 và tận dụng dung lượng ổ cứng tốt hơn so với RAID 10. Tuy nhiên, RAID 50 cần ít nhất 6 ổ cứng để hoạt động (3 ổ cứng cho mỗi nhóm RAID 5). Nó cũng có mức độ phức tạp cao hơn trong việc cấu hình và quản lý so với RAID 10.

RAID 50 là một lựa chọn hợp lý cho các môi trường cần sự kết hợp giữa tốc độ truy vấn cao và bảo mật dữ liệu. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc lựa chọn hình thức RAID phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của hệ thống và nguồn lực có sẵn.

download