Raid 0, 1, 5, 10, 01, 100, 50: giải thích tất cả các loại

Chắc chắn tất cả chúng ta đã nghe nói về cấu hình của các đĩa trong RAID và chúng tôi có liên quan đến các công ty lớn, nơi nhu cầu sao chép dữ liệu có sẵn và có sẵn là điều tối quan trọng. Nhưng ngày nay, thực tế tất cả các bo mạch chủ của chúng tôi cho máy tính để bàn đều có khả năng tạo RAID của riêng chúng tôi.

Chỉ số nội dung

Hôm nay chúng ta sẽ xem công nghệ RAID là gì, ngoài việc là một thương hiệu thuốc xịt chống muỗi hiệu quả cao, còn phải làm với công nghệ từ thế giới điện toán. Chúng ta sẽ thấy hoạt động của nó bao gồm những gì và chúng ta có thể làm gì với nó và các cấu hình khác nhau của nó. Trong đó, các ổ đĩa cứng hoặc SSD cơ học của chúng tôi sẽ chiếm vị trí trung tâm, bất kể chúng là gì, cho phép chúng tôi lưu trữ lượng thông tin khổng lồ nhờ vào các ổ đĩa hơn 10 TB mà chúng tôi hiện có thể tìm thấy.

Bạn cũng có thể đã nghe nói về lưu trữ đám mây và lợi thế của nó so với lưu trữ trong nhóm của chúng tôi, nhưng sự thật là nó mang tính định hướng kinh doanh nhiều hơn. Những người này phải trả giá để có loại dịch vụ này được cung cấp qua internet và trên các máy chủ từ xa có hệ thống bảo mật tiên tiến và cấu hình RAID độc quyền với khả năng dự phòng dữ liệu lớn.

Công nghệ RAID là gì?

Thuật ngữ RAID xuất phát từ "Mảng dự phòng các đĩa độc lập" hay nói bằng tiếng Tây Ban Nha, mảng dự phòng của các đĩa độc lập. Theo tên của nó, chúng tôi đã có một ý tưởng tốt về những gì công nghệ này dự định làm. Không gì khác hơn là tạo ra một hệ thống để lưu trữ dữ liệu bằng nhiều đơn vị lưu trữ trong đó dữ liệu được phân phối hoặc nhân rộng. Các đơn vị lưu trữ này có thể là ổ cứng cơ hoặc ổ cứng, SSD hoặc ổ cứng.

Công nghệ RAID được chia thành các cấu hình được gọi là các mức, thông qua đó chúng ta có thể thu được các kết quả khác nhau về khả năng lưu trữ thông tin. Đối với các mục đích thực tế, chúng ta sẽ thấy RAID là một kho lưu trữ dữ liệu duy nhất, như thể đó là một ổ đĩa logic duy nhất, mặc dù có một số ổ cứng độc lập vật lý trong đó.

Mục tiêu cuối cùng của RAID là cung cấp cho người dùng dung lượng lưu trữ lớn hơn, dự phòng dữ liệu để tránh mất dữ liệu và cung cấp tốc độ đọc và ghi dữ liệu nhanh hơn so với khi chúng ta chỉ có một đĩa cứng. Rõ ràng các tính năng này sẽ được tăng cường độc lập tùy thuộc vào cấp độ RAID mà chúng tôi muốn triển khai.

Một ưu điểm khác của việc sử dụng RAID là chúng ta có thể sử dụng các ổ cứng cũ mà chúng ta có ở nhà và chúng ta có thể kết nối qua giao diện SATA với bo mạch chủ của mình. Bằng cách này, với các đơn vị chi phí thấp, chúng tôi sẽ có thể gắn kết một hệ thống lưu trữ nơi dữ liệu của chúng tôi sẽ an toàn trước các lỗi.

Nơi sử dụng RAID

Nhìn chung, RAID đã được sử dụng trong nhiều năm bởi các công ty, do tầm quan trọng đặc biệt của dữ liệu của họ và nhu cầu bảo quản và đảm bảo tính dự phòng của nó. Chúng có một hoặc nhiều máy chủ được dành riêng để quản lý kho thông tin này, với phần cứng được thiết kế riêng cho mục đích sử dụng này và với tấm chắn bảo vệ chống lại các mối đe dọa bên ngoài sẽ ngăn chặn truy cập quá mức vào chúng. Thông thường, các kho này sử dụng các ổ cứng giống hệt nhau trong hiệu suất và công nghệ sản xuất, để có khả năng mở rộng tối ưu.

Nhưng ngày nay, hầu hết tất cả chúng ta sẽ có thể sử dụng hệ thống RAID nếu chúng ta có một bo mạch chủ tương đối mới và với một chipset thực hiện loại hướng dẫn nội bộ này. Chúng tôi sẽ chỉ cần một số đĩa được kết nối với cơ sở của chúng tôi để bắt đầu định cấu hình RAID từ Linux, Mac hoặc Windows.

Trong trường hợp nhóm của chúng tôi không triển khai công nghệ này, chúng tôi sẽ cần bộ điều khiển RAID để quản lý kho trực tiếp từ phần cứng, mặc dù trong trường hợp này, hệ thống sẽ dễ bị hỏng bộ điều khiển này, ví dụ như điều đó không xảy ra nếu chúng tôi quản lý nó thông qua phần mềm.

RAID có thể và không thể làm gì

Chúng ta đã biết RAID là gì và có thể sử dụng nó ở đâu, nhưng bây giờ chúng ta phải biết những lợi thế nào chúng ta sẽ đạt được bằng cách triển khai một hệ thống như vậy và những điều khác mà chúng ta sẽ không thể làm với nó. Theo cách này, chúng ta sẽ không rơi vào lỗi giả định mọi thứ khi chúng thực sự không.

Ưu điểm của RAID

• Khả năng chịu lỗi cao: Với RAID chúng ta có thể có khả năng chịu lỗi tốt hơn nhiều so với việc chúng ta chỉ có một đĩa cứng. Điều này sẽ được điều chỉnh bởi các cấu hình RAID mà chúng tôi áp dụng, vì một số được định hướng để cung cấp dự phòng và một số khác chỉ đơn giản là để đạt được tốc độ truy cập. Đọc và viết các cải tiến hiệu suất: Như trong trường hợp trước, có các hệ thống nhằm cải thiện hiệu suất, bằng cách chia các khối dữ liệu thành nhiều đơn vị, để làm cho chúng hoạt động song song. Khả năng kết hợp hai thuộc tính trước: Có thể kết hợp các cấp RAID, như chúng ta sẽ thấy bên dưới. Bằng cách này, chúng ta có thể tận dụng tốc độ truy cập của một số và sự dư thừa dữ liệu của người khác. Khả năng mở rộng và khả năng lưu trữ tốt: một ưu điểm khác của nó là chúng thường là các hệ thống có thể mở rộng dễ dàng, tùy thuộc vào cấu hình chúng tôi áp dụng. Ngoài ra, chúng ta có thể sử dụng các đĩa có tính chất, kiến ​​trúc, công suất và độ tuổi khác nhau.

RAID không thể làm gì

• RAID không phải là một phương tiện bảo vệ dữ liệu: RAID sẽ sao chép dữ liệu, không bảo vệ nó, chúng là hai khái niệm rất khác nhau. Thiệt hại tương tự sẽ được thực hiện bởi một virus trên một ổ cứng riêng, như thể nó đã xâm nhập vào RAID. Nếu chúng ta không có một hệ thống bảo mật bảo vệ nó, dữ liệu sẽ được hiển thị như nhau. Tốc độ truy cập tốt hơn không được đảm bảo: có những cấu hình mà chúng ta có thể tự tạo ra, nhưng không phải tất cả các ứng dụng hoặc trò chơi đều có khả năng hoạt động tốt trên RAID. Nhiều lần chúng tôi sẽ không kiếm được lợi nhuận bằng cách sử dụng hai ổ đĩa cứng thay vì một để lưu trữ dữ liệu theo cách chia.

Nhược điểm của RAID

• RAID không đảm bảo phục hồi sau thảm họa: như chúng ta biết, có những ứng dụng có thể khôi phục các tệp từ đĩa cứng bị hỏng. Đối với RAID, bạn cần các trình điều khiển khác nhau và cụ thể hơn không nhất thiết phải tương thích với các ứng dụng này. Vì vậy, trong trường hợp chuỗi bị hỏng hoặc nhiều đĩa, chúng ta có thể có dữ liệu không thể phục hồi. Di chuyển dữ liệu phức tạp hơn: nhân bản một đĩa với một hệ điều hành khá đơn giản, nhưng thực hiện nó với một RAID hoàn chỉnh sang một hệ thống khác thì phức tạp hơn nhiều nếu chúng ta không có các công cụ chính xác. Đây là lý do tại sao di chuyển các tệp từ hệ thống này sang hệ thống khác để cập nhật nó, đôi khi là một nhiệm vụ không thể vượt qua. Chi phí ban đầu cao: thực hiện RAID với hai đĩa rất đơn giản, nhưng nếu chúng ta muốn các bộ phức tạp và dư thừa hơn, mọi thứ trở nên phức tạp. Càng nhiều đĩa, chi phí càng cao và hệ thống càng phức tạp, chúng ta sẽ càng cần nhiều hơn.

Có các cấp RAID nào

Ngày nay chúng ta có thể tìm thấy khá nhiều loại RAID, mặc dù chúng sẽ được chia thành RAID tiêu chuẩn, cấp độ lồng nhau và cấp độ độc quyền. Tất cả thường được sử dụng cho người dùng tư nhân và doanh nghiệp nhỏ, tất nhiên là các mức tiêu chuẩn và lồng nhau, vì hầu hết các thiết bị cao cấp có khả năng làm điều đó mà không cần cài đặt thêm bất cứ điều gì.

Ngược lại, các cấp độ độc quyền chỉ được sử dụng bởi chính người sáng tạo hoặc người bán dịch vụ này. Chúng là các biến thể của những thứ được coi là cơ bản và chúng tôi không tin rằng lời giải thích của chúng là cần thiết.

Chúng ta hãy xem mỗi người trong số họ bao gồm những gì.

RAID 0

RAID đầu tiên chúng ta có được gọi là Cấp 0 hoặc bộ chia. Trong trường hợp này, chúng tôi không có dự phòng dữ liệu, vì chức năng của cấp độ này là phân phối dữ liệu được lưu trữ giữa các ổ đĩa cứng khác nhau được kết nối với máy tính.

Mục tiêu của việc triển khai RAID 0 là cung cấp tốc độ truy cập tốt cho dữ liệu được lưu trữ trên các ổ đĩa cứng, vì thông tin được phân bổ đều trên chúng để có quyền truy cập đồng thời vào nhiều dữ liệu hơn với các ổ đĩa chạy song song.

RAID 0 không có thông tin chẵn lẻ hoặc dự phòng dữ liệu, vì vậy nếu một trong các ổ lưu trữ bị hỏng, chúng tôi sẽ mất tất cả dữ liệu bên trong nó, trừ khi chúng tôi đã sao lưu bên ngoài vào cấu hình này.

Để thực hiện RAID 0, chúng ta phải chú ý đến kích thước của các ổ cứng tạo nên nó. Trong trường hợp này, nó sẽ là đĩa cứng nhỏ nhất xác định không gian được thêm vào trong RAID. Nếu chúng ta có ổ cứng 1 TB và cấu hình 500 GB khác, kích thước của bộ chức năng sẽ là 1 TB, lấy ổ cứng 500 GB và 500 GB khác từ đĩa 1 TB. Đây là lý do tại sao lý tưởng sẽ là sử dụng các ổ đĩa cứng có cùng kích thước để có thể sử dụng tất cả không gian có sẵn trong bộ được thiết kế.

RAID 1

Cấu hình này cũng được gọi là phản chiếu hoặc phản chiếu trực tuyến và là một trong những cách phổ biến nhất được sử dụng để cung cấp dự phòng dữ liệu và khả năng chịu lỗi tốt. Trong trường hợp này, những gì chúng tôi đang làm là tạo một cửa hàng với thông tin trùng lặp trên hai ổ đĩa cứng hoặc hai bộ ổ cứng. Khi chúng ta lưu trữ dữ liệu, nó sẽ được sao chép ngay lập tức trong đơn vị nhân bản của nó để có hai lần dữ liệu được lưu trữ.

Trong con mắt của hệ điều hành, chúng tôi chỉ có một đơn vị lưu trữ mà chúng tôi truy cập để đọc dữ liệu bên trong. Nhưng trong trường hợp điều này không thành công, dữ liệu sẽ được tự động tìm kiếm trong ổ đĩa sao chép. Cũng rất thú vị khi tăng tốc độ đọc dữ liệu, vì chúng ta có thể đọc thông tin đồng thời từ hai đơn vị gương.

RAID 2

Mức RAID này ít được sử dụng, vì về cơ bản nó dựa trên việc tạo lưu trữ phân tán trên một số đĩa ở cấp độ bit. Đổi lại, một mã lỗi được tạo ra từ phân phối dữ liệu này và được lưu trữ trong các đơn vị dành riêng cho mục đích này. Bằng cách này, tất cả các đĩa trong kho có thể được theo dõi và đồng bộ hóa để đọc và ghi dữ liệu. Bởi vì các đĩa hiện đã mang một hệ thống phát hiện lỗi, cấu hình này là phản tác dụng và hệ thống tương đương được sử dụng.

RAID 3

Cài đặt này hiện cũng không được sử dụng. Nó bao gồm việc phân chia dữ liệu ở mức byte thành các đơn vị khác nhau tạo nên RAID, ngoại trừ một, nơi lưu trữ thông tin chẵn lẻ để có thể tham gia dữ liệu này khi được đọc. Theo cách này, mỗi byte được lưu trữ có thêm một bit chẵn lẻ để xác định lỗi và để khôi phục dữ liệu trong trường hợp mất ổ đĩa.

Ưu điểm của cấu hình này là dữ liệu được chia thành nhiều đĩa và truy cập thông tin rất nhanh, nhiều như có các đĩa song song. Để cấu hình loại RAID này, bạn cần ít nhất 3 ổ cứng.

RAID 4

Nó cũng là về việc lưu trữ dữ liệu trong các khối được chia cho các đĩa trong cửa hàng, để lại một trong số chúng để lưu trữ các bit chẵn lẻ. Sự khác biệt cơ bản so với RAID 3 là nếu chúng ta mất một ổ đĩa, dữ liệu có thể được xây dựng lại theo thời gian thực nhờ các bit chẵn lẻ được tính toán. Nó nhằm mục đích lưu trữ các tệp lớn mà không cần dự phòng, nhưng việc ghi dữ liệu chính xác là chậm hơn do phải thực hiện phép tính chẵn lẻ này mỗi khi ghi lại một cái gì đó.

RAID 5

Cũng được gọi là một hệ thống phân phối chẵn lẻ. Cái này được sử dụng thường xuyên hơn ngày nay so với cấp 2, 3 và 4, đặc biệt trên các thiết bị NAS. Trong trường hợp này, thông tin được lưu trữ được chia thành các khối được phân phối giữa các ổ đĩa cứng tạo nên RAID. Nhưng cũng có một khối chẵn lẻ được tạo ra để đảm bảo dự phòng và để có thể tái tạo lại thông tin trong trường hợp đĩa cứng bị hỏng. Khối chẵn lẻ này sẽ được lưu trữ trong một đơn vị khác với các khối dữ liệu có liên quan đến khối được tính toán, theo cách này, thông tin chẵn lẻ sẽ được lưu trữ trong một đĩa khác với các khối dữ liệu có liên quan.

Trong trường hợp này, chúng tôi cũng sẽ cần ít nhất ba đơn vị lưu trữ để đảm bảo dự phòng dữ liệu với tính chẵn lẻ và thất bại sẽ chỉ được chấp nhận trên một đơn vị tại một thời điểm. Trong trường hợp phá vỡ đồng thời hai, chúng tôi sẽ mất thông tin chẵn lẻ và ít nhất một trong các khối dữ liệu liên quan. Có một biến thể RAID 5E trong đó một ổ cứng dự phòng được lắp vào để giảm thiểu thời gian xây dựng lại dữ liệu nếu một trong những lỗi chính xảy ra.

RAID 6

RAID về cơ bản là một phần mở rộng của RAID 5, trong đó một khối chẵn lẻ khác được thêm vào để tạo tổng cộng hai. Các khối thông tin sẽ được chia lại thành các đơn vị khác nhau và theo cách tương tự, các khối chẵn lẻ cũng được lưu trữ trong hai đơn vị khác nhau. Theo cách này , hệ thống sẽ chịu được sự thất bại của tối đa hai đơn vị lưu trữ, nhưng do đó, chúng tôi sẽ cần tối đa bốn ổ đĩa để có thể tạo thành RAID 6E. Trong trường hợp này, cũng có một biến thể RAID 6e có cùng mục tiêu với RAID 5E.

Các cấp RAID lồng nhau

Chúng tôi đã bỏ lại 6 cấp độ cơ bản của RAID để vào các cấp độ lồng nhau. Như chúng ta có thể giả định, các cấp độ này về cơ bản là các hệ thống có cấp độ RAID chính, nhưng đến lượt nó lại chứa các cấp dưới khác hoạt động trong một cấu hình khác.

Theo cách này, có các lớp RAID khác nhau có khả năng thực hiện đồng thời các chức năng của các mức cơ bản và do đó có thể kết hợp, ví dụ như khả năng đọc nhanh hơn với RAID 0 và dự phòng của RAID 1.

Chúng ta hãy xem sau đó được sử dụng nhiều nhất hiện nay.

RAID 0 + 1

Nó cũng có thể được tìm thấy dưới tên RAID 01 hoặc nhân bản phân vùng. Về cơ bản, nó bao gồm một cấp độ chính của loại RAID 1, thực hiện các chức năng sao chép dữ liệu được tìm thấy trong một lớp con đầu tiên trong một giây. Đổi lại, sẽ có một RAID cấp 0 phụ sẽ thực hiện các chức năng riêng của nó, nghĩa là lưu trữ dữ liệu theo cách phân tán giữa các đơn vị có trong đó.

Theo cách này, chúng ta có một mức chính là chức năng nhân bản và các cấp dưới làm chức năng phân chia dữ liệu. Theo cách này khi ổ cứng bị lỗi, dữ liệu sẽ được lưu trữ hoàn hảo trong RAID 0 nhân bản khác.

Nhược điểm của hệ thống này là khả năng mở rộng, khi chúng tôi thêm một đĩa bổ sung trên một lớp con, chúng tôi cũng sẽ phải làm tương tự trên đĩa kia. Ngoài ra, khả năng chịu lỗi sẽ cho phép chúng tôi phá vỡ một đĩa khác nhau ở mỗi cấp độ con hoặc phá vỡ hai ổ đĩa ở cùng một cấp độ, nhưng không phải là các kết hợp khác, vì chúng tôi sẽ mất dữ liệu.

RAID 1 + 0

Bây giờ chúng ta sẽ ở trường hợp ngược lại, nó còn được gọi là RAID 10 hoặc phân chia nhân bản. Bây giờ chúng ta sẽ có một mức chính loại 0 phân chia dữ liệu được lưu trữ giữa các cấp dưới khác nhau. Đồng thời, chúng tôi sẽ có một số cấp dưới loại 1 sẽ chịu trách nhiệm sao chép dữ liệu trên các ổ đĩa cứng mà chúng có bên trong.

Trong trường hợp này, khả năng chịu lỗi sẽ cho phép chúng tôi phá vỡ tất cả các đĩa trong một lớp con ngoại trừ một ổ đĩa, và sẽ cần ít nhất một đĩa khỏe để ở trong mỗi cấp dưới để không bị mất thông tin.

RAID 50

Tất nhiên, theo cách này, chúng ta có thể dành một chút thời gian để thực hiện các kết hợp RAID có thể được sử dụng nhiều hơn để đạt được sự dự phòng, độ tin cậy và tốc độ tối đa. Chúng ta cũng sẽ thấy RAID 50, một cấp độ chính trong RAID 0, phân chia dữ liệu từ các cấp dưới được cấu hình là RAID 5, với ba ổ đĩa cứng tương ứng.

Trong mỗi khối RAID 5, chúng ta sẽ có một chuỗi dữ liệu với tính chẵn lẻ tương ứng. Trong trường hợp này, một đĩa cứng có thể bị lỗi trong mỗi RAID 5 và nó sẽ đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu, nhưng nếu chúng bị lỗi nhiều hơn, chúng ta sẽ mất dữ liệu được lưu trữ ở đó.

RAID 100 và RAID 101

Nhưng không chỉ chúng ta có thể có một cây hai cấp, mà là ba, và đây là trường hợp của RAID 100 hoặc 1 + 0 + 0. Nó bao gồm hai cấp độ phụ của RAID 1 + 0 được chia lần lượt cho một cấp độ chính trong RAID 0.

Theo cùng một cách chúng ta có thể có RAID 1 + 0 + 1, được tạo thành từ một số cấp dưới RAID 1 + 0 được phản ánh bởi RAID 1 là chính. Tốc độ truy cập và dự phòng của nó rất tốt, và chúng cung cấp khả năng chịu lỗi tốt, mặc dù lượng đĩa sử dụng là đáng kể so với dung lượng trống.

Vâng, đây là tất cả về công nghệ RAID, các ứng dụng và tính năng của nó. Bây giờ chúng tôi để lại cho bạn một vài hướng dẫn cũng sẽ hữu ích cho bạn

Chúng tôi hy vọng thông tin này hữu ích cho bạn để hiểu rõ hơn về hệ thống lưu trữ RAID là gì. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc đề nghị, xin vui lòng để lại trong hộp bình luận.