RAID là gì? Điều kiện để chạy RAID và ví dụ

RAID à công nghệ lưu trữ dữ liệu bằng cách kết hợp nhiều ổ đĩa cứng vật lý thành một hệ thống ổ đĩa ảo nhằm tăng hiệu suất truy xuất và nâng cao độ an toàn cho dữ liệu. Ban đầu, RAID được phát triển như một giải pháp để bảo vệ dữ liệu bằng cách ghi dữ liệu đồng thời lên nhiều ổ đĩa, giúp giảm thiểu rủi ro mất mát khi một ổ đĩa bị hỏng. Qua thời gian, công nghệ này đã phát triển với nhiều cấp độ khác nhau, không chỉ đảm bảo an toàn mà còn cải thiện đáng kể tốc độ đọc và ghi dữ liệu, phù hợp với nhiều nhu cầu sử dụng từ máy chủ doanh nghiệp đến máy tính cá nhân. Trong bài viết này của Digitech JSC, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về RAID là gì? Điều kiện để chạy RAID và ví dụ minh họa.

RAID là gì?

RAID ( Viết tắt của Redundant Array of Independent Disks hoặc Redundant Arrays of Inexpensive Disks) là công nghệ ghép nhiều ổ đĩa cứng vật lý thành một hệ thống ổ đĩa cứng logic nhằm mục đích tăng tốc độ đọc/ghi dữ liệu và/hoặc nâng cao độ an toàn, dự phòng dữ liệu trong hệ thống lưu trữ.

Ban đầu, RAID được phát triển vào năm 1987 tại Đại học California, Berkeley, như một giải pháp thay thế cho các ổ đĩa dung lượng lớn nhưng giá cao bằng cách kết hợp nhiều ổ đĩa nhỏ hơn thông qua phần mềm để tạo ra một hệ thống lưu trữ lớn và hiệu quả hơn. Công nghệ này sau đó được mở rộng với nhiều cấp độ RAID khác nhau, mỗi cấp độ có đặc tính riêng về khả năng chịu lỗi, hiệu suất và dung lượng lưu trữ.

RAID thường được sử dụng trong các hệ thống máy chủ, máy trạm và máy tính công nghiệp để đảm bảo dữ liệu được bảo vệ tốt hơn trước sự cố phần cứng và tăng tốc độ truy xuất dữ liệu, đồng thời có thể kết hợp cả hai yếu tố này để tối ưu hiệu quả hoạt động. Các cấp độ RAID phổ biến bao gồm RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6, RAID 10, mỗi loại có ưu nhược điểm riêng phù hợp với nhu cầu sử dụng khác nhau

Các loại RAID phổ biến

Các loại RAID phổ biến và đặc điểm chính bao gồm:

RAID 0 (Striping):

Dữ liệu được chia đều trên ít nhất 2 ổ đĩa để tăng tốc độ đọc/ghi. Không có khả năng chịu lỗi, nếu một ổ hỏng toàn bộ dữ liệu mất. Dung lượng sử dụng 100%. Phù hợp với lưu trữ dữ liệu không quan trọng cần tốc độ cao như chỉnh sửa video.

RAID 1 (Mirroring):

Dữ liệu được sao chép nguyên bản trên ít nhất 2 ổ đĩa, cung cấp khả năng dự phòng khi một ổ lỗi. Dung lượng sử dụng chỉ 50%. Tốc độ đọc cao, ghi trung bình. Thường dùng cho hệ điều hành và dữ liệu quan trọng.

RAID 5:

Yêu cầu ít nhất 3 ổ đĩa, dữ liệu và thông tin chẵn lẻ được phân phối đều. Có khả năng chịu lỗi 1 ổ đĩa, dung lượng sử dụng khoảng 67%-94%. Hiệu suất đọc cao, ghi thấp hơn do tính toán chẵn lẻ. Phù hợp cho kho dữ liệu và máy chủ web.

RAID 6:

Tương tự RAID 5 nhưng có thêm một lớp chẵn lẻ kép, chịu lỗi được 2 ổ đĩa cùng lúc. Dung lượng sử dụng thấp hơn RAID 5 (khoảng 50%-88%). Hiệu suất ghi thấp hơn do tính toán chẵn lẻ kép. Dùng trong môi trường yêu cầu khả năng dự phòng cao.

RAID 10 (1+0):

Kết hợp giữa RAID 1 và RAID 0, dữ liệu được sao chép và chia đều trên ít nhất 4 ổ đĩa. Tốc độ đọc/ghi cao, khả năng chịu lỗi tốt (một ổ trong mỗi mảng con). Dung lượng sử dụng 50%. Phù hợp cho hệ thống cần tốc độ và độ an toàn cao.

RAID 50 và RAID 60:

Là sự kết hợp giữa RAID 5 hoặc RAID 6 với RAID 0, dùng cho các hệ thống lưu trữ lớn, cung cấp khả năng chịu lỗi và hiệu suất cao hơn, yêu cầu số ổ đĩa tối thiểu từ 6 trở lên.

Ngoài ra còn có các cấp độ RAID khác ít phổ biến hơn như RAID 2, 3, 4, 7, Triple Mirror RAID, Triple Parity RAID và các biến thể tùy chỉnh phục vụ mục đích đặc thù trong các hệ thống lưu trữ chuyên nghiệp.

Mỗi loại RAID có ưu nhược điểm riêng về hiệu suất, khả năng chịu lỗi và dung lượng sử dụng, được lựa chọn dựa trên yêu cầu cụ thể về tốc độ, độ an toàn dữ liệu và chi phí của hệ thống lưu trữ.

Điều kiện để chạy RAID

Để chạy được RAID, cần đáp ứng các điều kiện cơ bản sau:

Số lượng ổ cứng tối thiểu:

RAID yêu cầu ít nhất 2 ổ cứng vật lý để tạo thành một mảng RAID. Số lượng ổ cứng cụ thể tùy thuộc vào loại RAID bạn muốn thiết lập (ví dụ RAID 0 và RAID 1 cần tối thiểu 2 ổ, RAID 5 cần ít nhất 3 ổ, RAID 6 cần 4 ổ trở lên).

Ổ cứng có dung lượng tương đương:

Các ổ cứng tham gia RAID nên có dung lượng bằng nhau hoặc gần bằng nhau để tối ưu hiệu suất và tránh lãng phí dung lượng. Ví dụ, nếu kết hợp ổ 160GB với ổ 40GB, hệ thống chỉ sử dụng dung lượng 40GB cho mỗi ổ, phần còn lại bị bỏ phí.

Loại ổ cứng và chuẩn kết nối:

Có thể dùng các loại ổ cứng ATA, SATA, SCSI, nhưng nên chọn ổ cứng cùng loại và chuẩn kết nối để đảm bảo tính tương thích và hiệu suất hoạt động đồng bộ.

Card điều khiển RAID (RAID Controller):

Cần có một bộ điều khiển RAID, có thể là card RAID rời hoặc tích hợp trên bo mạch chủ, để quản lý các ổ cứng trong mảng RAID. Một số bo mạch chủ hiện đại đã tích hợp sẵn bộ điều khiển RAID hỗ trợ nhiều cấp độ RAID khác nhau.

Cấu hình trong BIOS/UEFI:

Phải kích hoạt chức năng RAID trong BIOS/UEFI của bo mạch chủ và thiết lập các ổ cứng tham gia RAID, chọn cấp độ RAID, kích thước block (block size) phù hợp với nhu cầu sử dụng.

Phần mềm hỗ trợ:

Đối với RAID phần mềm, hệ điều hành cần hỗ trợ tính năng tạo và quản lý RAID. Đối với RAID phần cứng, cần cài driver và phần mềm quản lý RAID đi kèm để theo dõi và điều khiển mảng RAID.

Tóm lại, để chạy RAID hiệu quả, bạn cần chuẩn bị ít nhất hai ổ cứng có dung lượng tương đương, một bộ điều khiển RAID (card hoặc tích hợp), kích hoạt và cấu hình RAID trong BIOS, đồng thời có phần mềm hỗ trợ quản lý RAID phù hợp với hệ thống của bạn

Ví dụ cụ thể về RAID

Với ổ cứng có dung lượng 1TB, các tùy chọn RAID phổ biến như sau:

2 ổ cứng 1TB:

• RAID 0: Kết hợp dung lượng hai ổ thành 2TB, tăng tốc độ đọc/ghi, nhưng không có dự phòng dữ liệu. Nếu một ổ hỏng, mất toàn bộ dữ liệu.
• RAID 1: Dữ liệu được sao chép giữa hai ổ, dung lượng khả dụng là 1TB, đảm bảo an toàn dữ liệu khi một ổ hỏng.

3 ổ cứng 1TB:

• RAID 1: Dữ liệu được sao chép trên cả 3 ổ, dung lượng khả dụng vẫn là 1TB, chịu hỏng được 2 ổ mà dữ liệu vẫn an toàn.
• RAID 5: Dữ liệu và parity phân phối trên 3 ổ, dung lượng khả dụng là 2TB, chịu hỏng được 1 ổ.

4 ổ cứng 1TB:

• RAID 5: Dung lượng khả dụng là 3TB, chịu hỏng được 1 ổ.
• RAID 6: Dung lượng khả dụng là 2TB, chịu hỏng được 2 ổ.
• RAID 10: Kết hợp RAID 1 và RAID 0, dung lượng khả dụng là 2TB, vừa tăng tốc vừa an toàn dữ liệu.

Với mỗi số lượng ổ cứng 1TB khác nhau, bạn có thể lựa chọn RAID phù hợp dựa trên nhu cầu về dung lượng, hiệu suất và mức độ an toàn dữ liệu. RAID 0 ưu tiên dung lượng và tốc độ, RAID 1 ưu tiên an toàn, RAID 5 và RAID 6 cân bằng giữa dung lượng và an toàn, RAID 10 kết hợp cả hai ưu điểm nhưng yêu cầu số ổ cứng chẵn và chi phí cao hơn.

Vậy qua đây bạn đã nắm được RAID là gì và điều kiện để chạy được RAID chưa? RAID là một công nghệ thiết yếu trong quản lý lưu trữ hiện đại, giúp cân bằng giữa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống dữ liệu. Việc lựa chọn cấp độ RAID phù hợp sẽ tùy thuộc vào yêu cầu về tốc độ, dung lượng và khả năng chịu lỗi của từng ứng dụng cụ thể, từ đó tối ưu hóa hiệu quả hoạt động và bảo vệ dữ liệu quan trọng trong môi trường công nghệ ngày càng phát triển.