RAID Là Gì? Các Loại RAID Phổ Biến Nhất Hiện Nay Là Gì?

RAID là gì? Ngày nay, RAID đã được đưa vào các máy tính thông dụng như một tích hợp đơn giản thay vì là một thành phần “xa xỉ” chỉ có trên các hệ thống máy tính lớn, máy trạm và máy chủ trước đây. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu cách sử dụng nó một cách hiệu quả. Vì vậy để giúp mọi người khai thác tối đa những lợi thế của RAID, trong bài viết này, Máy Chủ Sài Gòn sẽ cung cấp tất cả các thông tin về RAID từ khái niệm, phân loại cho đến cách triển khai RAID.

RAID là gì?

RAID hay được biết đến với tên đầy đủ là Redundant Array of Independent Disks. RAID ban đầu được sử dụng như một mạng lưới an toàn vì nó cho phép ghi dữ liệu vào nhiều đĩa cứng cùng một lúc. RAID kể từ đó đã phát triển thành nhiều biến thể không chỉ cho phép bảo mật dữ liệu mà còn cho phép truy cập dữ liệu từ đĩa cứng nhanh hơn đáng kể.

Cấp RAID là gì? Cấp RAID được hiểu là các đĩa có thể được kết hợp thành các mảng theo nhiều cách khác nhau. Mỗi cấp độ RAID có những đặc điểm riêng, bao gồm:

• Fault-tolerance (Khả năng chịu lỗi): Khả năng chịu đựng một hoặc nhiều lỗi đĩa.
• Performance (Hiệu suất): Hiển thị sự khác biệt về tốc độ đọc và ghi của toàn bộ mảng so với một đĩa đơn.
• The capacity of the array (Dung lượng của mảng): Lượng dữ liệu người dùng tối đa có thể được ghi vào ổ đĩa. Dung lượng đĩa được xác định bởi mức RAID và không phải lúc nào cũng tương ứng với tổng kích thước của các đĩa thành viên RAID. 

Quá trình phát triển của RAID

Tìm hiểu quá trình phát triển của RAID là gì là bước đầu tiên để giúp bạn có cái nhìn khái quát về nó. Theo dõi phần dưới đây để biết thêm nhé. 

RAID được phát minh vào năm 1987 tại Đại học California, Berkeley (Mỹ), với tính năng cơ bản là nối các phần đĩa cứng nhỏ hơn thông qua phần mềm để tạo ra một hệ thống đĩa lớn hơn với mục đích thay thế cho các ổ cứng dung lượng lớn của thời điểm đó.

Tuy không còn tồn tại nhưng trước đây, Hội đồng tư vấn phát triển RAID (RAB) được thành lập để hướng dẫn, thiết lập các tiêu chuẩn và định dạng cho RAID vào năm 1992. RAB đã phân loại các tiêu chuẩn phần cứng sử dụng RAID thành các cấp độ RAID (Level).

Lợi thế của RAID là gì?

• Cơ chế sao lưu an toàn.
• Sử dụng bộ nhớ dung lượng lớn, có hiệu quả cao.
• Quản lý dữ liệu đơn giản cho người dùng, với sự phân chia thư mục chi tiết.

Yếu tố quan trọng nhất trong việc phát triển RAID là gì? Đó là sự dự phòng. Trong trường hợp bị lỗi, dự phòng sẽ cho phép sao lưu dữ liệu bộ nhớ. Nếu một trong các ổ cứng trong dãy bị lỗi, nó có thể được chuyển sang ổ khác mà không cần tắt toàn bộ hệ thống hoặc có thể sử dụng ổ cứng dự phòng. Ngoài ra, phương pháp dự phòng sẽ được xác định bởi phiên bản nào bạn đang dùng. 

Mặt khác, bạn có thể thấy rõ hiệu suất sẽ tăng lên khi sử dụng các phiên bản RAID mạnh. Hiệu suất cũng bị ảnh hưởng bởi số lượng ổ cứng liên kết với nhau cũng như mạch điều khiển. Chính vì thế để tận dụng được những lợi thế này, bạn phải hiểu RAID là gì.

Giảm giá thành là một mục tiêu chung của tất cả các tập đoàn CNTT. Giá thành là một mối quan tâm lớn khi RAID lần đầu tiên được giới thiệu. Bên cạnh đó, mảng RAID được thiết kế để cung cấp nhiều bộ nhớ cho hệ thống hơn là các ổ đĩa dung lượng cao riêng biệt.

RAID có tầm quan trọng như thế nào?

Để biết tầm quan trọng của RAID là gì, hãy thử nghĩ mất mát dữ liệu do sự cố là một thiệt hại lớn ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu quả hoạt động kinh doanh và vận hành của các công ty, doanh nghiệp. Trong trường hợp ổ cứng máy tính của bạn bị lỗi, bạn sẽ làm gì nếu dữ liệu chưa được sao lưu? Tất cả dữ liệu, bộ sưu tập, bảng tính và kết quả công việc của bạn đều sẽ bị mất. 

Tuy nhiên với RAID, rủi ro mất mát dữ liệu sẽ không còn là vấn đề nghiêm trọng. Nhờ khả năng ghi dữ liệu vào nhiều đĩa cứng cùng một lúc, RAID được xem là giải pháp hữu hiệu để khôi phục dữ liệu bị mất đi do sự cố ngẫu nhiên hay rủi ro có chủ đích. 

Cách triển khai RAID là gì?

RAID có thể được triển khai theo hai cách, đó là:

• Software RAID: Sử dụng trình điều khiển hệ điều hành
• Hardware RAID: Sử dụng phần cứng đặc biệt.

Software RAID 

Software RAID là một trong những phương pháp triển khai RAID hợp lý nhất. Hầu hết mọi hệ điều hành hiện nay đều có khả năng tích hợp để tạo RAID, mặc dù không phải cho tất cả các cấp độ RAID. Do đó, người dùng các phiên bản Windows cho máy tính cá nhân chỉ có thể tạo RAID 0, trong khi RAID 1 và RAID 5 chỉ có thể được tạo trên các phiên bản hệ điều hành Windows Server. 

Vì bố cục RAID được tạo bởi phương tiện của Windows được liên kết chặt chẽ với hệ điều hành máy chủ, nên không thể sử dụng các phân vùng của nó. Nếu hiểu được RAID là gì, bạn sẽ nhận ra vì RAID phần mềm được tạo trên máy tính của người dùng, nên nó sử dụng CPU của hệ thống máy chủ để thực hiện.

Cần lưu ý rằng tải CPU là không đáng kể đối với các mức RAID cấp 0 và 1, nhưng đối với các loại RAID dựa trên chẵn lẻ, tải CPU có thể dao động từ 1 đến 5% tùy thuộc vào sức mạnh của CPU. Ngoài ra, số lượng đĩa không đáng kể cho các mục đích thực tế. Có một số hạn chế khi sử dụng Software RAID để khởi động hệ thống. 

Chỉ RAID 1 mới có thể chứa phân vùng khởi động, trong khi đó, RAID 5 và RAID 0 không thể khởi động hệ thống. Hãy nhớ rằng hầu hết Software RAID không thực hiện Hot – Swap và do đó không thể được sử dụng trong các trường hợp yêu cầu tính liên tục. Vì vậy tùy vào mục đích sử dụng RAID là gì, bạn nên chú ý kỹ điều này. 

Hardware RAID

Hardware RAID được tạo thành từ phần cứng riêng và cơ bản nó có hai loại:

• Chip RAID rẻ tiền tích hợp vào bo mạch chủ 
• Bộ điều khiển RAID độc lập phức tạp là tùy chọn đắt tiền hơn. Những bộ điều khiển như vậy có thể có CPU riêng, bộ nhớ đệm được hỗ trợ bằng pin và thường xuyên hỗ trợ Hot – Swap, các bộ điều khiển này thường được gọi là Card RAID.

>> Xem thêm: Card RAID là gì?

Sau khi biết cách triển khai RAID là gì, ta có thể thấy Hardware RAID có một số ưu điểm so với Software RAID như:

• Nó không sử dụng CPU của máy chủ.
• Phân vùng khởi động có thể được tạo bởi người dùng.
• Do giao tiếp trực tiếp với các thiết bị, việc xử lý lỗi được cải thiện.
• Hot – Swap được hỗ trợ.

Cách thức lưu trữ RAID là gì?

Striping

Đây là cách thức chia luồng dữ liệu thành các khối có kích thước cụ thể (được gọi là kích thước khối), sau đó ghi từng khối này lên trên mỗi RAID. Cách thức lưu trữ dữ liệu này có ảnh hưởng đến hiệu suất.

Mirroring

Là một kỹ thuật lưu trữ các bản sao dữ liệu giống hệt nhau trên các thành viên RAID cùng một lúc. Loại lưu trữ dữ liệu này có tác động đến cả khả năng chịu lỗi và hiệu suất. Vì vậy để có quyết định lựa chọn RAID phù hợp, bạn phải biết cách thức lưu trữ của RAID là gì.

Parity

Là một phương pháp lưu trữ dữ liệu sử dụng các phương pháp phân loại và tổng kiểm tra. Đối với các khối dữ liệu, kỹ thuật chẵn lẻ tính toán một hàm chẵn lẻ cụ thể. Nếu một ổ đĩa bị lỗi, khối bị thiếu sẽ được tính toán lại bằng cách sử dụng tổng kiểm tra, dẫn đến khả năng chịu lỗi RAID.

Các loại RAID phổ biến hiện nay

RAB đã chia RAID thành bảy cấp độ, phần lớn chúng được xây dựng từ hai cấp cơ bản đó là RAID 0 và RAID 1 và mỗi cấp độ RAID đều có những đặc điểm riêng biệt. Sau khi đã hiểu được khái niệm RAID là gì, bây giờ bạn có thể tìm hiểu sâu hơn về RAID bằng cách xem phân loại RAID chi tiết bên dưới:

RAID 0

Đây một công nghệ RAID dựa trên kỹ thuật Striping. Loại RAID này không cung cấp khả năng chịu lỗi nhưng cải thiện hiệu suất hệ thống (tốc độ đọc và ghi cao). RAID 0 yêu cầu sử dụng ít nhất hai ổ đĩa (có thể sử dụng 1 ổ đĩa). Nói chung, chúng ta có n đĩa (n> = 2), tất cả đều là cùng một loại. 

Thông tin sẽ được chia thành các phần bằng nhau. Ví dụ, nếu có hai ổ cứng 80GB, tổng dung lượng của hệ thống ổ đĩa sẽ là 160GB. RAID 0 lý tưởng để lưu trữ dữ liệu không quan trọng cần được đọc/ghi nhanh chóng.

Ưu điểm: Tăng tốc độ đọc/ghi của ổ đĩa bằng cách yêu cầu mỗi đĩa chỉ đọc/ghi 1/n dữ liệu cần thiết.

Nhược điểm: Bảo mật thấp vì nếu một đĩa bị lỗi, tất cả dữ liệu trên các đĩa còn lại sẽ trở nên vô dụng. Vì vậy bạn nên cân nhắc kỹ sau khi biết nhược điểm của các loại RAID là gì.

RAID 1

Đây là loại RAID sử dụng kỹ thuật Mirroring. Trong một số trường hợp, nó có khả năng tăng tốc độ đọc. Hơn nữa, khả năng chịu lỗi được cung cấp cho việc mất không quá một đĩa thành viên. Đây là RAID cơ bản nhất có khả năng bảo vệ dữ liệu. RAID 1, giống như RAID 0, yêu cầu hai ổ cứng để hoạt động. 

Dữ liệu sẽ được ghi vào hai ổ đĩa giống hệt nhau (được nhân bản), và nếu một ổ bị lỗi, ổ kia vẫn sẽ tiếp tục hoạt động bình thường. Người dùng có thể thay thế ổ đĩa bị hỏng mà không sợ mất dữ liệu quan trọng. RAID 1 không ưu tiên hiệu suất nên không ngạc nhiên khi nó không được những người đam mê tốc độ ưa chuộng. 

Tuy nhiên, RAID 1 rất cần thiết cho các nhà quản trị mạng và quản lý thông tin. Tổng dung lượng của hệ thống RAID 1 sẽ bằng dung lượng của một ổ đĩa. Sau khi đã tìm hiểu các kỹ thuật lưu trữ của RAID là gì, hãy chú ý ví dụ sau: hai ổ cứng 80GB RAID 1 sẽ xuất hiện trên hệ thống dưới dạng một ổ RAID 80GB. RAID 1 lý tưởng cho các ứng dụng quan trọng như hệ thống kế toán. Nó cũng thích hợp cho các máy chủ nhỏ chỉ có hai ổ đĩa dữ liệu.

Ưu điểm: RAID 1 cung cấp tốc độ đọc và ghi tương đương với một ổ đĩa duy nhất. Dữ liệu không cần phải được xây dựng lại trong trường hợp ổ đĩa bị lỗi. Việc đơn giản chỉ cần sao chép chúng vào ổ đĩa sao lưu.

Nhược điểm: Dung lượng lưu trữ hiệu quả chỉ bằng một nửa tổng dung lượng ổ đĩa. Các giải pháp RAID 1 không phải lúc nào cũng cho phép thay thế nhanh chóng các ổ đĩa bị lỗi. Điều đó có nghĩa là ổ đĩa bị lỗi chỉ có thể được thay thế sau khi máy tính được kết nối với nó bị tắt.

RAID 0+1

Nếu đã hiểu về các loại trên của RAID là gì, ta hãy tiếp tục tìm hiểu về RAID 0+1.

Đây là loại RAID được tạo ra dựa trên việc sử dụng các kỹ thuật Striping và Mirroring. Cấp độ RAID này kế thừa hiệu suất và khả năng chịu lỗi của RAID 0. Hệ thống RAID này khá đắt vì nó yêu cầu tối thiểu bốn ổ cứng. Tất cả dữ liệu sẽ được ghi vào bốn ổ đĩa cùng một lúc, hai ổ đĩa phân chia và hai ổ đĩa sao chép. Tổng dung lượng của bốn ổ sẽ được chia đôi.

RAID 5

RAID 5 sử dụng cả hai phương pháp Stripe và Parity. Cung cấp cải thiện tốc độ đọc tương tự như xấp xỉ RAID 0, tồn tại khi đĩa thành viên RAID bị mất. Có một cơ chế khôi phục dữ liệu tại chỗ và các tỷ lệ được sử dụng để khôi phục dữ liệu được phân bổ đồng đều trên tất cả các ổ cứng. Ba ổ cứng là yêu cầu tối thiểu của RAID 5.

Biết loại này của RAID là gì, ta thấy nó là một hệ thống toàn diện kết hợp lưu trữ hiệu quả với hiệu suất và bảo mật cao. Nó lý tưởng cho các Server File và ứng dụng chỉ có một vài ổ đĩa dữ liệu. 

Ưu điểm: Các giao dịch dữ liệu đọc nhanh, trong khi các giao dịch dữ liệu ghi chậm (do tính chẵn lẻ phải được tính toán). Ngay cả khi một ổ bị lỗi, bạn vẫn có thể truy cập tất cả dữ liệu. Ngay cả khi ổ bị lỗi vẫn được thay thế và dữ liệu trên ổ mới được bộ điều khiển lưu trữ xây dựng lại.

Nhược điểm: Lỗi biến tần làm giảm thông lượng, nhưng điều này có thể chấp nhận được. Đây là công nghệ tiên tiến. Nếu một trong các đĩa trong mảng bị lỗi và cần được thay thế, quá trình khôi phục dữ liệu có thể mất một ngày hoặc hơn. Nếu một đĩa khác bị lỗi trong thời gian đó, dữ liệu sẽ bị mất vĩnh viễn.

RAID 6

RAID 6 tương tự như RAID 5, ngoại trừ dữ liệu chẵn lẻ được ghi vào hai ổ đĩa. Điều đó có nghĩa là nó yêu cầu ít nhất bốn ổ đĩa và có thể xử lý hai ổ đĩa cùng một lúc. Tất nhiên, khả năng hai ổ bị hỏng cùng lúc là cực kỳ thấp. Nên biết được đặc của của các loại RAID là gì cũng là một yêu cầu cần thiết để lựa chọn được RAID phù hợp.

Nếu một ổ đĩa trong hệ thống RAID 6 bị lỗi và được thay thế bằng ổ đĩa mới, việc xây dựng lại ổ đĩa đã hoán đổi có thể mất hàng giờ hoặc thậm chí vài ngày. Nếu một ổ đĩa khác bị lỗi trong khoảng thời gian đó, bạn vẫn bảo toàn tất cả dữ liệu của mình.

Ưu điểm của loại RAID 5 – phân loại của RAID là gì: Tương tự như RAID 5, chuyển đổi dữ liệu đọc cực kỳ nhanh chóng. Tuy nhiên, ngay cả khi hai ổ đĩa bị lỗi hay khi các ổ đĩa bị lỗi được thay thế, bạn vẫn có thể truy cập tất cả dữ liệu. Do đó, RAID 6 an toàn hơn RAID 5.

Nhược điểm: Bởi vì dữ liệu chẵn lẻ bổ sung phải được tính toán, quá trình chuyển đổi ghi chậm hơn trong RAID 5. Theo một nghiên cứu, hiệu suất ghi RAID 6 thấp hơn 20% so với RAID 5. 

Ngoài các loại RAID này, ta còn có một số loại RAID khác như: RAID1E, RAID 3, RAID 5E,…

Điều kiện để triển khai RAID là gì?

Lựa chọn đúng kiểu RAID

Chọn loại RAID phù hợp khó hơn bạn nghĩ. Với điều kiện ở Việt Nam, bạn có thể lựa chọn nhiều giải pháp RAID khác nhau, bao gồm 0, 1, 0 + 1, 5. RAID 0, 1 là loại tiết kiệm chi phí nhất và thường có trên hầu hết các dòng bo mạch chủ hiện nay. Loại RAID 0 + 1 và 5 thường chỉ được tìm thấy trên các mẫu cao cấp, đắt tiền. 

RAID 0 chắc chắn là lựa chọn nhanh nhất, nhưng nó cũng dễ hỏng nhất. Nếu bạn có ý định sử dụng nó trong một thời gian dài, hãy cân nhắc thêm một vài ổ cứng và chuyển sang hệ thống RAID 0 + 1. RAID 1 sẽ chỉ tạo một ổ đĩa khác giống với ổ đĩa chính nếu chạy một mình. 

Nếu bạn sử dụng RAID 1, bạn nên nghĩ đến việc thêm các khay Hot – Swap để giúp khôi phục dữ liệu. RAID 5 hiện là sự lựa chọn phổ biến nhất cho mọi loại máy tính do khả năng vừa sửa lỗi vừa tăng tốc. Nếu bạn có ý định xây dựng một hệ thống RAID với bốn đĩa cứng trở lên, chắc chắn RAID 5 là lựa chọn tốt nhất.

Lựa chọn phần cứng

Sau khi đã xác định nhu cầu sử dụng RAID là gì và loại RAID phù hợp, ta hãy đi vào lựa chọn phần cứng.

Bước đầu tiên là chọn các thành phần thích hợp. Không có nhiều tùy chọn cho chipset điều khiển RAID vì chúng về cơ bản được tích hợp sẵn trong bo mạch chủ. Tuy nhiên, bạn cần lưu ý những điểm sau: Bộ điều khiển RAID tích hợp hiện được chia thành hai loại: chip điều khiển gắn trên bo mạch chủ và hỗ trợ tích hợp sẵn trong chipset.

Về giao tiếp trên máy tính để bàn, thông thường bạn sẽ chỉ tìm thấy các loại PATA hoặc SATA và vì cần nhiều loại cáp, SATA sẽ là lựa chọn khôn ngoan hơn ngay cả khi không tính đến tốc độ nhanh hơn và nhiều cải tiến. Nếu dư thừa về kinh phí, bạn có thể để mắt đến một số sản phẩm tương đối chuyên nghiệp cho phép cắm thêm RAM để dùng làm bộ nhớ đệm khủng nhằm tăng tốc độ đáng kể.

Bạn nên chọn ổ cứng có khả năng truyền tải lượng lớn dữ liệu và tốc độ truy xuất nhanh. Hơn nữa, ổ cứng nên có bộ nhớ đệm lớn (8MB trở lên), một số mẫu máy mới có dung lượng bộ nhớ đệm 16MB và các công nghệ cho phép tăng hiệu suất đáng kể.

Cách cài đặt RAID là gì?

Việc cài đặt RAID nói chung chủ yếu dựa vào BIOS của RAID Controller, Mainboard và hầu như không có gì khó khăn. Sau khi lắp ổ cứng vào đúng vị trí RAID trên bo mạch chủ bạn hãy truy cập BIOS của BMC để bật bộ điều khiển RAID và chỉ định các cổng liên quan.

Bạn sẽ lưu các thông số rồi khởi động lại máy sau thao tác này. Hãy chú ý đến màn hình thông báo và nhấn tổ hợp phím chính xác (Ctrl + F hoặc F4 tùy thuộc vào bộ điều khiển RAID) khi máy tính nhắc bạn nhập BIOS RAID. 

Mặc dù mỗi loại có một giao diện khác nhau nhưng về cơ bản bạn phải thực hiện những việc sau đối với BIOS RAID. Vậy các việc cần thực hiện với BIOS RAID là gì? 

+ Chọn các ổ cứng sẽ là một phần của RAID.

+ Chọn loại RAID (0,1,0 + 1,5).

+ Chỉ định Block Size: Đây là chìa khóa có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của giàn ổ cứng RAID. Khi nói đến RAID Striping, Block Size cũng đề cập đến Striping Size. Nếu thông số này không được đặt đúng cách, bộ nhớ sẽ bị lãng phí và hiệu suất sẽ bị ảnh hưởng. 

Hơn nữa, Block Size có một chức năng khác xác định nơi tệp được ghi. Nếu được hỏi điều cần chú ý khi cài đặt RAID là gì thì đây chính là câu trả lời.

Sau khi bộ điều khiển đã xác định chính xác hệ thống đĩa cứng mới, hãy cài đặt hệ điều hành và định dạng ổ đĩa RAID. Việc cài đặt Windows nhìn chung vẫn giống như bình thường, chỉ khác là bạn phải chuẩn bị một ổ đĩa mềm và một đĩa mềm có chứa trình điều khiển RAID. Bạn phải chú ý đến dòng chữ ở cuối màn hình cài đặt Windows ngay sau khi nhấn bàn phím để vào cài đặt để có thể nhấn F6 đúng lúc. Sau đó, sau một khoảng thời gian ngắn, nhấn S để cài đặt trình điều khiển RAID.

Sau khi bạn đã hiểu các bước cài đặt RAID là gì và hoàn thành các bước trên, các bước còn lại giống như cài đặt trên đĩa cứng thông thường. Sau khi đã ổn định hệ thống, bạn nên cài đặt thêm các tiện ích điều khiển hệ thống RAID để tận dụng các tính năng bổ sung và cả hiệu suất. 

Lời kết

Sau khi đã đọc hết bài viết “RAID Là Gì? Các Loại RAID Phổ Biến Nhất Hiện Nay Là Gì?”, tin chắc rằng bạn đã hiểu rõ về RAID và các loại RAID đúng không nào. Để biết thêm những thông tin bổ ích mới, hãy truy cập vào Máy Chủ Sài Gòn thường xuyên nhé. Nếu có thắc mắc hay quan tâm đến các sản phẩm và dịch vụ của chúng tôi vui lòng liên hệ qua Hotline: 0976.638.715 hoặc Email: kinhdoanh@maychusaigon.vn để được hỗ trợ và tư vấn nhanh chóng.