RAID là gì? RAID hoạt động như thế nào? Khi nào cần sử dụng RAID và có những cấp độ RAID nào? Là những vấn đề mà nhiều người thắc mắc khi mới bắt đầu tìm hiểu. Toàn bộ những thắc mắc về RAID này sẽ được MegaSEO giải đáp chi tiết sau đây.
RAID là gì?
còn được gọi là Mảng dự phòng của các đĩa độc lập
RAID là gì? RAID (Mảng dự phòng của các đĩa độc lập) là cách lưu trữ cùng một dữ liệu ở những nơi khác nhau trên nhiều đĩa cứng hoặc ổ cứng thể rắn (SSD) để bảo vệ dữ liệu trong trường hợp ổ đĩa bị lỗi. Tuy nhiên, có nhiều cấp độ RAID khác nhau và không phải tất cả đều có mục tiêu cung cấp khả năng dự phòng.
RAID được hoạt động như thế nào?
RAID được hoạt động bằng cách đặt dữ liệu trên nhiều đĩa và cho phép các hoạt động đầu vào và đầu ra chồng lên nhau một cách cân bằng để cải thiện hiệu suất. Bởi vì việc sử dụng nhiều đĩa sẽ làm tăng thời gian trung bình giữa các lần xảy ra sự cố, vì vậy việc lưu trữ dữ liệu dư thừa cũng làm tăng khả năng chịu lỗi. Mảng RAID xuất hiện trong hệ điều hành (OS) dưới dạng một ổ đĩa logic duy nhất. RAID sử dụng các kỹ thuật sao chép đĩa, kỹ thuật phân loại đĩa. Phản chiếu sẽ sao chép dữ liệu giống nhau hoàn toàn vào nhiều ổ đĩa. Phân vùng phân vùng giúp phân tán dữ liệu trên nhiều ổ đĩa.
Không gian lưu trữ của mỗi ổ đĩa được chia thành các đơn vị khác nhau, từ một cung từ 512 byte đến vài megabyte. Sau đó, các sọc của toàn bộ đĩa được đan xen và sắp xếp tương ứng. Trong hệ thống một người dùng nơi các bản ghi chung được lưu trữ, các sọc thường được sắp xếp nhỏ sao cho phạm vi của một bản ghi bao phủ toàn bộ đĩa và có thể được truy cập liền mạch bằng cách đọc toàn bộ đĩa cùng một lúc.
Trong hệ thống một người dùng nơi lưu trữ các bản ghi lớn, các sọc thường được thiết lập ở mức nhỏ ví dụ 512 byte) để một bản ghi duy nhất trải dài trên tất cả các đĩa và có thể được truy cập nhanh chóng bằng cách đọc tất cả các đĩa cùng một lúc. Trong hệ thống nhiều người dùng, hiệu suất tốt hơn cần đến một dải đủ rộng để chứa bản ghi kích thước thông thường hoặc kích thước tối đa, cho phép I/O đĩa chồng chéo trên các ổ đĩa.
Ưu, nhược điểm của việc sử dụng RAID
Sau khi biết được RAID, chúng ta cần đánh giá ưu và nhược điểm của việc sử dụng RAID.
Ưu điểm của việc sử dụng RAID
Việc sử dụng RAID có những ưu điểm sau:
- Cải thiện hiệu quả chi phí vì đĩa giá thấp hơn được sử dụng với số lượng lớn.
- Sử dụng nhiều ổ cứng cho phép RAID cải thiện hiệu suất của một ổ cứng.
- Tăng tốc độ và sự ổn định của máy tính sau sự cố, tùy thuộc vào cấu hình.
- Việc đọc và ghi sẽ được thực hiện nhanh chóng hơn so với một ổ đĩa đơn có RAID 0. Lý do là hệ thống tệp được chia nhỏ và phân phối trên các ổ đĩa hoạt động cùng nhau trên cùng một tệp.
- Độ sẵn sàng và khả năng phục hồi sẽ nâng cao hơn với RAID 5. Nhờ tính năng phản chiếu này mà hai ổ đĩa có thể chứa cùng một dữ liệu, từ đó đảm bảo một ổ sẽ tiếp tục hoạt động được nếu ổ đĩa kia bị lỗi.
Nhược điểm khi sử dụng RAID
Bên cạnh đó thì việc sử dụng RAID cũng có những nhược điểm sau:
- Việc triển khai các cấp độ RAID lồng nhau đắt hơn so với các cấp độ RAID truyền thống vì chúng yêu cầu nhiều đĩa hơn.
- Chi phí trên mỗi gigabyte cho thiết bị lưu trữ cao hơn đối với RAID lồng nhau vì nhiều ổ đĩa được sử dụng để dự phòng.
- Khi một ổ đĩa bị lỗi, xác suất một ổ đĩa khác trong mảng cũng sẽ sớm bị lỗi sẽ tăng lên, điều này có thể làm mất dữ liệu. Nguyên nhân là do tất cả các ổ đĩa trong mảng RAID đều được cài đặt cùng lúc, do đó tất cả các ổ đĩa đều có mức độ hao mòn như nhau.
- Một số cấp độ RAID ví dụ như RAID 1 và 5 chỉ có thể duy trì một lỗi ổ đĩa duy nhất.
- Mảng RAID và dữ liệu trong đó dễ bị tấn công cho đến khi ổ đĩa bị lỗi được thay thế và ổ đĩa mới được chứa dữ liệu.
- Vì các ổ đĩa hiện có dung lượng lớn hơn nhiều so với khi RAID được triển khai lần đầu nên việc xây dựng lại các ổ đĩa bị lỗi sẽ mất nhiều thời gian hơn.
- Nếu xảy ra lỗi ổ đĩa, có khả năng các ổ đĩa còn lại có thể chứa các thành phần xấu hoặc dữ liệu không thể đọc được, điều này có thể khiến việc xây dựng lại mảng hoàn toàn không thể thực hiện được.
Tuy nhiên thì các cấp độ RAID lồng nhau giải quyết những vấn đề trên bằng cách cung cấp mức độ dự phòng lớn hơn và giảm đáng kể khả năng xảy ra lỗi cấp mảng do lỗi đĩa đồng thời.
Tham khảo thêm: Graphic design là gì? Các phần mềm Graphic Design phổ biến
Tại sao nên sử dụng RAID?
Không phải tự nhiên mà hiện nay việc sử dụng RAID là cần thiết và quan trọng, RAID được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Việc sử dụng RAID là cần thiết khi:
- Khi bạn cần khôi phục một lượng lớn dữ liệu: Nếu một ổ đĩa bị lỗi và mất dữ liệu, dữ liệu đó có thể được khôi phục nhanh chóng vì dữ liệu này cũng được lưu trữ trong các ổ đĩa khác.
- Khi thời gian hoạt động và tính khả dụng là những yếu tố kinh doanh quan trọng: Nếu dữ liệu cần được khôi phục, nó có thể được thực hiện nhanh chóng mà không cần thời gian chết.
- Khi bạn cần làm việc với các tập tin lớn: RAID cung cấp tốc độ và hiệu quả khi làm việc với các tệp lớn.
- Khi tăng hiệu suất tổng thể: Ví dụ: thẻ RAID phần cứng có thể bao gồm bộ nhớ bổ sung để sử dụng làm bộ đệm.
- Khi gặp vấn đề về đĩa: RAID sẽ cung cấp thêm thông lượng bằng cách đọc và ghi dữ liệu từ nhiều ổ đĩa, thay vì phải đợi một ổ đĩa thực hiện nhiệm vụ.
Tìm hiểu về các cấp độ của RAID
RAID được chia thành nhiều cấp độ khác nhau: Với các hệ thống được đánh số này, các chuyên gia CNTT có thể dễ dàng phân biệt các phiên bản RAID. Cấp độ RAID được phân thành ba nhóm:
- Cấp độ RAID tiêu chuẩn
- Cấp độ RAID lồng nhau
- Cấp độ RAID không chuẩn.
Cấp độ RAID tiêu chuẩn
Cấp độ RAID 0
RAID 0 chỉ đơn giản là hợp nhất nhiều đĩa thành một ổ đĩa duy nhất. Điều này làm tăng tốc độ hoạt động khi người dùng đồng thời đọc và ghi từ nhiều đĩa. Sau đó, một tệp duy nhất có thể sử dụng tốc độ và dung lượng của toàn bộ ổ đĩa.
Nhược điểm của RAID 0 là thiếu tính dự phòng. Nếu một đĩa bị mất, dữ liệu sẽ bị mất hoàn toàn. Không nên sử dụng RAID 0 trong môi trường máy chủ. Tuy nhiên, nó có thể được sử dụng cho các mục đích khác đòi hỏi tốc độ cao và việc mất dữ liệu không gây ra sự tàn phá đáng kể, chẳng hạn như bộ đệm.
Cấp độ RAID 1
RAID 1 được sử dụng tính năng phản chiếu. So với RAID 0, RAID 1 có thể thực hiện các cấu hình phức tạp hơn. Trường hợp sử dụng phổ biến nhất của RAID 1 là khi người dùng sở hữu một cặp đĩa tương tự sao chép dữ liệu giống hệt nhau trên toàn bộ ổ đĩa trong mảng.
Mục tiêu chính của RAID 1 là dự phòng. Nếu người dùng mất một ổ đĩa, các ổ đĩa bổ sung sẽ tiếp tục chạy hoạt động. Ngoài ra, nếu ổ đĩa bị lỗi, người dùng có thể thay thế ổ đĩa bị lỗi mà không có thời gian ngừng hoạt động. Hơn nữa, RAID 1 còn cung cấp cho người dùng hiệu suất đọc tốt hơn. Kết quả là dữ liệu có thể được đọc trên bất kỳ ổ đĩa nào có trong mảng. Tuy nhiên, điều này đi kèm với một nhược điểm là độ trễ ghi cao hơn một chút. Điều này là do người dùng cần ghi dữ liệu trên cả hai ổ đĩa theo mảng và chỉ có dung lượng của một ổ đĩa duy nhất.
Cấp độ RAID 2
RAID 2 hiếm khi được sử dụng trong thực tế. Dữ liệu sọc RAID 2 ở cấp độ bit và sử dụng mã Hamming để khắc phục sai sót. Các đĩa trong RAID 3 được bộ điều khiển đồng bộ hóa, khiến chúng quay theo các góc tương ứng để đạt được các điểm chỉ mục cùng một lúc. Do đó, RAID 2 không thể xử lý hiệu quả nhiều yêu cầu cùng lúc.
Tuy nhiên, tùy thuộc vào tốc độ của mã Hamming, một số trục quay sẽ hoạt động song song để đảm bảo truyền dữ liệu đồng thời, sao cho tốc độ truyền dữ liệu rất cao là khả thi. Vì việc sửa lỗi được thực hiện trên tất cả các ổ đĩa cứng nên độ phức tạp của mã Hamming bên ngoài mang lại lợi thế hơn tính đồng nhất. Vì lý do này, RAID 2 ít được triển khai thường xuyên và đây là cấp độ RAID tiêu chuẩn duy nhất hiện chưa được sử dụng.
Cấp độ RAID 3
RAID 3 yêu cầu phân chia cấp độ byte với đĩa chẵn lẻ đã cam kết. Một trong những đặc điểm của RAID 3 là nó không thể giám sát hiệu quả nhiều yêu cầu cùng lúc. Lý do cho điều này là bất kỳ khối dữ liệu nào cũng sẽ được truyền qua toàn bộ các thành viên trong tập hợp và sẽ chiếm vị trí vật lý chính xác trên mỗi đĩa. Do đó, bất kỳ hoạt động đầu vào/đầu ra nào cũng sẽ yêu cầu hoạt động trên toàn bộ đĩa cũng như các trục quay được đồng bộ hóa.
Cấp độ RAID 4
RAID 4 yêu cầu phân chia cấp khối bằng đĩa chẵn lẻ chuyên dụng. Bố cục của RAID 4 mang lại hiệu suất đọc ngẫu nhiên tốt mặc dù hiệu suất ghi ngẫu nhiên thấp do nhu cầu ghi toàn bộ dữ liệu chẵn lẻ vào một đĩa đơn. Điều này có thể được giải quyết nếu hệ thống tập tin nhận biết được RAID-4 và bù đắp cho điều đó.
Cấp độ RAID 5 và 6
RAID 5 và RAID 6 sử dụng các kỹ thuật tương tự. Để sử dụng RAID 5, phải có ít nhất ba ổ đĩa. Mặt khác, RAID 6 yêu cầu ít nhất bốn ổ đĩa. Cấp độ này kết hợp ý tưởng về RAID 0 và phân chia dữ liệu trên nhiều ổ đĩa để tăng hiệu suất.
RAID 5 và 6 yêu cầu bộ điều khiển phần cứng chuyên dụng do cần tính toán dữ liệu chẵn lẻ và ghi dữ liệu đó trên toàn bộ đĩa. Do đó, RAID 5 và 6 là những lựa chọn phù hợp cho máy chủ tệp, máy chủ web tiêu chuẩn và các hệ thống khác nơi hầu hết các giao dịch được đọc.
Các cấp độ RAID lồng nhau
Cấp độ RAID 10
Khi RAID 1 và RAID 0 được kết hợp, RAID 10 sẽ được tạo ra. RAID 10 đắt hơn RAID 1 và cũng cung cấp hiệu suất tốt hơn RAID 1. Dữ liệu trong RAID 10 được phản chiếu và các bản sao trong RAID này có sọc.
Cấp độ RAID 03
RAID 0+3, còn được gọi là RAID 53 hoặc RAID 5+3, áp dụng phương pháp phân giải của RAID 0 và khối đĩa ảo của RAID 3. Điều này tạo ra hiệu suất cao hơn so với RAID 3 nhưng với chi phí cao hơn.
Các cấp độ RAID không chuẩn
Cấp độ RAID 7
RAID 7 là cấp độ RAID không chuẩn có được từ RAID 3 và RAID 4. RAID 7 yêu cầu bộ nhớ đệm thông qua bus tốc độ cao, hệ điều hành tích hợp thời gian thực làm bộ điều khiển và các tính năng khác của một máy tính đơn độc.
Cấp độ RAID thích ứng
RAID thích ứng cho phép bộ điều khiển RAID xác định cách lưu trữ tính chẵn lẻ trên các đĩa, RAID thích ứng giữa RAID 3 và RAID 5.
Xem thêm: Polaroid là gì? Cách tạo ra ảnh Polaroid không cần máy ảnh
Trên đây MegaSEO đã phân tích và trình bày chi tiết những vấn đề cơ bản nhất về RAID để bạn đọc biết được RAID là gì và biết được từng loại RAID được sử dụng như thế nào. Hy vọng bạn đọc sẽ cập nhật thêm nhiều kiến thức và có hiểu biết đúng về RAID.
