Tìm hiểu chung về các loại RAID lưu trữ phổ biến nhất hiện nay

Bằng cách kết hợp nhiều ổ cứng vật lý thành một hệ thống, RAID đã tạo nên những giải pháp linh hoạt, phù hợp với nhu cầu lưu trữ của từng người dùng hay doanh nghiệp. Trong bài viết này, TinoHost sẽ đề cập chi tiết các loại RAID lưu trữ phổ biến để bạn hiểu hơn nhé! Không để bạn đợi lâu, chúng ta bắt đầu thôi nào!

Tìm hiểu về các loại RAID lưu trữ

Đôi nét về RAID

RAID là viết tắt của “Redundant Array of Independent Disks” (Hệ thống mảng đĩa độc lập dự phòng), là một kỹ thuật kết hợp nhiều ổ đĩa cứng vật lý thành một hệ thống lưu trữ dữ liệu. Mục tiêu chính của RAID là cải thiện tính sẵn sàng, bảo mật và hiệu suất của hệ thống lưu trữ bằng cách phân chia dữ liệu qua nhiều ổ đĩa.

Trong một hệ thống RAID, các ổ đĩa được tổ chức và quản lý bằng cách sử dụng các phương pháp khác nhau, gọi là “cấp độ RAID”. Mỗi cấp độ RAID có những đặc điểm và mục tiêu khác nhau, như tăng tốc độ truy cập dữ liệu, cung cấp sự dự phòng để đối phó với sự cố ổ đĩa hỏng, hoặc kết hợp cả hai.

RAID không chỉ cung cấp tính năng bảo vệ dữ liệu khỏi mất mát do hỏng hóc ổ đĩa, mà còn cải thiện hiệu suất bằng cách phân chia công việc đọc/ghi dữ liệu qua nhiều ổ đĩa cùng lúc. Điều này đặc biệt hữu ích trong các môi trường yêu cầu xử lý lưu lượng dữ liệu lớn như máy chủ, máy trạm đa phương tiện và hệ thống lưu trữ dành cho doanh nghiệp.

Hiện nay, RAID có 3 loại: Software RAID, FakeRAID và Hardware RAID với nhiều cấp độ khác nhau như RAID 0, RAID 1, RAID 3, RAID 5, RAID 10…

Các loại RAID chính

Software RAID

Sử dụng hệ điều hành Windows hoặc Linux để tiến hành cài đặt RAID.

• Nếu là Windows: bạn  có thể sử dụng Windows Based RAID trong mục Disk Management.
• Nếu là Linux: bạn có thể sử dụng mdadm utility. Nó thực hiện tất cả các lệnh I/O và các thuật toán toán học RAID chuyên sâu trực tiếp trên các CPU của máy chủ lưu trữ.

Đối tượng sử dụng: người dùng phổ thông, gia đình, văn phòng nhỏ hoặc lưu trữ dữ liệu ở mức độ bình thường nhất.

• Ưu điểm: Tiết kiệm chi phí vì bạn không mất tiền mua card RAID. RAID chạy sẵn ứng dụng có sẵn trong Windows và Linux
• Nhược điểm: có nguy cơ mất dữ liệu khi hệ điều hành bị lỗi vì sử dụng CPU và RAM để xử lý luồng dữ liệu, ảnh hưởng đến tốc độ truy xuất và xử lý của hệ thống.

Fake RAID / Host RAID

Thông thường, bạn phải kích hoạt tính năng RAID trong BIOS ở những mainboard thì bạn sẽ có cấu hình RAID ngoài BIOS.  Các ổ cứng được thiết lập được cắm từ các cổng SATA hoặc cổng lưu trữ khác (M.2 tùy vào mainboard có hỗ trợ hay không) => Đây là hình thức hardware RAID.

Sau khi chúng ta cài hệ điều hành, việc quản lý RAID sẽ hoàn toàn phụ thuộc vào hệ điều hành => Đây là hình thức software RAID.

Trước khi hệ điều hành được khởi động, RAID sử dụng firmware nhận diện/ đánh giá ổ cứng. Sau khi hệ điều hành khởi động xong (lấy quyền kiểm soát lại từ BIOS), quyền điều khiển RAID sẽ được giao lại cho OS. Chính vì thế, nó có tên là Fake RAID hay  Host RAID. Hình thức này vẫn sử dụng CPU giống như Software RAID.

Fake RAID được gắn với các giải pháp phần cứng, nhưng không có bộ nhớ cache DRAM trên bo mạch chủ mà cho phép bộ nhớ cache ghi lại dữ liệu trên bộ nhớ RAM của hệ thống. Đây cũng là ưu điểm và nhược điểm của giải pháp này. Trường hợp máy chủ bị mất điện đột ngột, dữ liệu lưu trữ trong bộ nhớ chính sẽ bị mất. Do đó những máy này buộc phải có giải pháp điện backup qua UPS hoặc máy phát điện tức thì.

• Ưu điểm: Không mất tiền mua card RAID, Không lo hệ điều hành lỗi là mất dữ liệu vì những config này đã được lưu trong Firmware của mainboard.
• Nhược điểm: Mainboard lỗi là mất dữ liệu config RAID phải tìm một mainboard tương tự. Mất điện hệ thống cũng dẫn đến việc bảo tồn toàn vẹn dữ liệu, mất an toàn dữ liệu.

Đối tượng sử dụng: Khách hàng sử dụng cho gia đình, tăng tốc cho một số ứng dụng nhờ tính năng RAID như: Ứng dụng làm việc, Game… Các máy chủ nhỏ cần yêu cầu RAID backup dữ liệu (RAID 1, RAID 0+1…)

Hardware RAID

Thành phần của Hardware RAID như một máy tính thu nhỏ với BIOS riêng, giao diện quản lý riêng. Thành phần bên trong bao gồm chip xử lý (CPU), RAM (RAM ECC), nguồn cấp điện (Pin lưu trữ), Cổng kết nối SATA, SAS…, Chân kết nối giao tiếp với các cổng PCI/PCI-E/PCI-X.

Tùy vào lựa chọn của khách hàng mà có giải pháp RAID dành riêng. Ví dụ như các cấp độ RAID 1 hoặc RAID 10 hoạt động khá tốt khi không cần 1 RAID Controller đắt tiền, nhưng với giải pháp RAID 5 và 6 nên sử dụng card RAID có hỗ trợ Pin.

• Ưu điểm: Tối ưu tốc độ truyền dữ liệu, tính ổn định và toàn vẹn dữ liệu cao nhất, giảm tải cho hệ thống xử lý của máy tính.
• Nhược điểm: Giá thành cao

Đối tượng sử dụng: Doanh nghiệp vừa và nhỏ, các doanh nghiệp lớn có dữ liệu lớn và cần mức độ an toàn dữ liệu cũng như tốc độ tối đa. 

Phân loại RAID cơ bản cho người dùng

RAID 0 – Striping

Striping là phương thức ghi có hiệu suất rất tuyệt vời, khả năng đọc và ghi dữ liệu tốt, trong RAID 0 (striping) các dữ liệu sẽ được lưu vào ổ đĩa bằng phương pháp “chia nhỏ” nghĩa là một nửa lưu vào ổ đĩa này và một nửa lưu vào ổ đĩa kia.

RAID 0 là cấp độ thấp nhất và nó cần ít nhất là hai ổ cứng cùng loại để có thể hoạt động được. Khi đó thì dữ liệu ở hai ổ sẽ được chia ra thành nhiều phần bằng nhau. Ưu điểm của RAID 0 là hỗ trợ việc tăng hiệu quả cho việc lưu trữ. Tuy nhiên nó lại có độ an toàn thấp vì không có ổ dự phòng.

RAID 1 – Mirroring

RAID 1 là một mảng stripe (RAID 0) được sao chép qua một mảng mirror (RAID 1). Loại RAID này có hiệu suất rất tốt và giá thành hơi đắt, được triển khai trong các cơ sở hạ tầng đặc biệt, đòi hỏi hiệu suất cao nhưng không cần quy mô mở rộng cao. Đây là cấp độ cơ bản giúp đảm bảo an toàn cho dữ liệu của bạn. Ở cấp độ này thì cũng cần 2 ổ cứng giống nhau để có thể hoạt động. Nếu như có 1 ổ bị lỗi thì ổ còn lại có thể hoạt động được bình thường và dễ dàng thay thế ổ bị hỏng.

Đối với RAID 1, có phương thức ghi dữ liệu là tạo bản sao, nghĩa là cả 2 ổ đĩa đều có dữ liệu như nhau. Giả sử như bạn đang có 2 ổ đĩa 2TB, tổng dung lượng lượng bình thường sẽ là 4TB, nhưng với phương thức ghi là Mirroring thì tổng dung lượng chỉ được tính là 2TB.

RAID 5 – Distributed Parity

Đây là sự cải tiến của RAID 0 do cung cấp thêm cơ chế khôi phục dữ liệu. Ngoài những ổ đĩa dùng để ghi dữ liệu, RAID 5 sẽ dùng thêm ổ đĩa nữa để chứa các bản sao dữ liệu của các ổ đĩa ghi. Phòng khi một trong số các ổ ghi bị lỗi sẽ có dữ liệu thay thế. Do đó RAID 5 sử dụng tối thiểu là 3 ổ cứng.

Là loại RAID sử dụng nhiều trong các doanh nghiệp, được đánh giá tốt về tốc độ ghi và tốc độ đọc dữ liệu, tính an toàn và bảo mật thông tin cũng rất tuyệt. Đây là RAID hoạt động theo phương thức “Parity”, nó có thể xây dựng lại các dữ liệu, nghĩa là lúc nào cũng có một ổ đĩa dự phòng.

Ví dụ: Bạn đang có 4 ổ đĩa, có 1 ổ đĩa bị hỏng thì vẫn chưa bị mất dữ liệu, chỉ khi có 2 hoặc hơn 2 ổ đĩa cùng chết 1 lúc thì mới gây ra tình trạng mất dữ liệu.

RAID 10 – Striping + Mirror

Nếu RAID 0 nghiêng về tốc độ thì an toàn bảo mật là ưu điểm của RAID 1.

Bằng cách kết hợp khả năng chịu lỗi của RAID 1 với tốc độ của RAID 0 mà không cần tính toán parity, RAID 10 cung cấp hiệu suất tổng thể: từ khả năng chịu lỗi đến hiệu suất tái tạo tốt hơn RAID 01.

Đây là cấp độ RAID lý tưởng cho các máy chủ cơ sở dữ liệu được sử dụng với tần suất cao hoặc bất kỳ máy chủ nào phải thực thi nhiều hoạt động ghi. RAID 10 có thể được tạo thông qua phần cứng hoặc phần mềm, nhưng theo đánh giá chung, nhiều lợi ích về hiệu suất sẽ mất đi nếu bạn sử dụng phần mềm.

Vậy là chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu chung về các loại RAID lưu trữ rồi đấy! Có thể, đối với những bạn lần đầu tiếp cận với công nghệ này sẽ thấy thật sự rất khó để phân biệt hay chọn lựa. Nhưng TinoHost hi vọng rằng bạn sẽ lựa chọn đúng để sử dụng cho doanh nghiệp của mình.

Những câu hỏi thường gặp