Giới thiệu

RAID là từ viết tắt của cụm từ Redundant Arrays of Indepentdent Disks. Là kỹ thuật kết hợp nhiều ổ đĩa để bảo vệ dữ liệu trong trường hợp ổ đĩa bị lỗi, ngừng hoạt động…
Có nhiều cấp độ RAID khác nhau đảm bảo dữ liệu, tính khả dụng và hiệu suất. Mỗi cấp độ đều có ưu điểm và nhược điểm khác nhau.
Và cấp độ RAID 10, là cấp độ, các doanh nghiệp thường ưu tiên tin dùng để lưu trữ dữ liệu vì tính ổn định, an toàn khi lưu trữ nhưng vẫn đảm bảo được hiệu suất ghi và đọc dữ liệu.

RAID 10 là gì?

RAID 10 là sự kết hợp giữa RAID 1 và RAID 0. Chúng ta phải hiểu rõ RAID 0 và RAID 1 là gì?

RAID 0 (Striping)

Đây là dạng RAID giúp tăng tốc độ ghi dữ liệu, bằng cách chia dữ liệu thành các khối nhỏ (stripe) bằng nhau thường là 64KB hoặc 128KB, đánh số các khối nhỏ (stripes) và ghi trên các ổ đĩa đồng thời cùng lúc. Phương thức ghi dữ liệu này được gọi là Striping.

Ví dụ:

Nếu có hai ổ đĩa được thiết lập sử dụng phương pháp Striping, việc chia dữ liệu sẽ như sau:

• Chia dữ liệu thành các stripe có số lượng và kích thước bằng nhau, ví dụ 64KB hoặc 128KB
• Đánh số cho các stripe: bắt đầu từ 1,2,3,…
• Phân bố các stripe trên 2 ổ đĩa

Stripe 1 được ghi trên ổ đĩa 1
Stripe 2 được ghi trên ổ đĩa 2
Stripe 3 được ghi trên ổ đĩa 1
Stripe 4 được ghi trên ổ đĩa 2,… tiếp tục lặp cho đến khi phân chia đủ các stripe vào ổ đĩa.

Ưu điểm

• Phương pháp RAID 0 (striping) sẽ giúp tăng tốc độ ghi dữ liệu vào các ổ đĩa nhanh.
• hơn, tùy thuộc vào số lượng ổ đĩa.

Nhược điểm

• Không đảm bảo được dữ liệu khi có sự cố xảy ra, dữ liệu không thể khôi phục nếu có 1 ổ đĩa bị lỗi.

Kết luận

RAID 0 là lựa chọn tối ưu cho các ứng dụng hiệu suất cao nhưng không đảm bảo an toàn lưu trữ dữ liệu.

RAID 1 (Mirroring)

Kỹ thuật RAID 1 hoạt động trên việc sao chép dữ liệu trên hai ổ đĩa hoặc nhiều hơn.
Đảm bảo luôn có bản sao dự phòng, sẵn sàng thay thế nếu có một ổ đĩa bị hư.

Ví dụ:

Nếu có 2 ổ đĩa sử dụng phương pháp Mirroring, RAID 1 sẽ hoạt động bằng cách ghi dữ liệu đồng thời vào cả hai ổ đĩa, tăng tốc độ đọc dữ liệu bằng cách đọc từ cả hai ổ đĩa, vẫn đảm bảo được tính sẵn sàng của dữ liệu khi có một ổ đĩa bị lỗi.

Ưu điểm

• Tăng tốc độ đọc dữ liệu cao do đọc đồng thời từ hai ổ đĩa.
• Tăng tính sẵn sàng, đảm bảo nếu có một ổ bị lỗi.

Nhược điểm

• Chỉ sử dụng được dung lượng thực tế là một ổ đĩa. Vì dữ liệu trên 2 ổ là dữ liệu sao chép của nhau.
• Tốc độ ghi chậm hơn do ghi vào cả hai ổ đĩa.
• Chi phí đầu tư cao hơn.

Kết luận

RAID 1 mang lại sự đảm bảo an toàn về dữ liệu, tính sẵn sàng thay thế cao. Nhưng chi phí đầu tư nhiều và dung lượng, tốc độ đọc bị giảm.

RAID 10

RAID 10 (RAID 1 + 0) là một kỹ thuật kết hợp RAID 1 (Mirroring) và RAID 0 (Striping). Kỹ thuật RAID 10 này đảm bảo tính dự phòng và tốc độ đọc ghi và truy xuất dữ liệu nhanh.
Cấu trúc RAID 10 như sau:

• Chia dữ liệu thành các khối nhỏ và ghi dữ liệu đồng thời trên hai ổ đĩa theo kỹ thuật Striping (RAID 0).
• Sau đó sẽ sao chép dữ liệu ra thành một bản sao lưu trên ổ còn lại theo kỹ thuật Mirroring (RAID 1).

Ví dụ:

Giả sử có 4 ổ đĩa: 1, 2, 3, 4 và dữ liệu sẽ được chia thành các khối nhỏ như 4 khối trong hình.
Khi ghi dữ liệu:

• Kỹ thuật Striping – RAID 0: sẽ ghi dữ liệu đồng thời lên ổ đĩa 1, 3
• Kỹ thuật Mirroring – RAID 1: sẽ sao chép dữ liệu từ ổ đĩa 1 => 2 và từ ổ đĩa 3 => 4

Khi đọc dữ liệu:

• Hệ thống sẽ đọc dữ liệu từ cả 4 ổ đĩa đồng thời, tăng tốc độ đọc.
• Nếu một ổ đĩa bị lỗi, hệ thống vẫn có thể truy xuất dữ liệu từ ổ đĩa còn lại trong cặp.

Ưu điểm và nhược điểm của RAID 10

Ưu điểm

• Tốc độ đọc /ghi nhanh

RAID 10 kết hợp tính năng phân mảnh (striping) của RAID 0 do dữ liệu được chia và ghi đồng thời vào các ổ
Và tăng tốc độ đọc nhờ vào kỹ thuật RAID 1, cung cấp hiệu suất đọc/ ghi phản hồi nhanh.

• Đảm bảo an toàn dữ liệu

Dữ liệu được dự phòng nhờ vào kỹ thuật RAID 1, do luôn có dữ liệu dự phòng và có thể khôi phục được.

• Khôi phục dữ liệu nhanh

Khi xảy ra lỗi ổ đĩa, việc khôi phục dữ liệu trên RAID 10 nhanh hơn so với các cấu hình RAID khác.

Nhược điểm

• Chi phí cao

RAID 10 yêu cầu ít nhất bốn ổ đĩa có cùng kích thước, tốc độ.

• Dung lượng lưu trữ thấp

Cùng 1 khối dữ liệu nhưng được phân chia và sao lưu trên 4 ổ, làm tăng dung lượng lưu trữ.

• Tuổi thọ

Ổ cứng SSD hoạt động ngày đêm, việc kiểm tra, ghi lại tuổi thọ của SSD là rất cần thiết. Tuổi thọ SSD được tính theo số GB đã ghi trên ổ cứng SSD và được tính theo chỉ số DWPD, TBW. Dựa vào đây chúng ta sẽ biết SSD còn được bảo hành hay không và lên kế hoạch dự phòng.
Kỹ thuật RAID 10 hoạt động ghi đồng thời trên các ổ đĩa. Nên tuổi thọ của các ổ đĩa sẽ giảm đều nhau.

RAID 10 có an toàn hay không?

Để xét kỹ thuật RAID 10 có thực sự an toàn hay không trước khi đưa vào sử dụng. Chúng ta phải xét tính khả dụng và các trường hợp bất ngờ.

• Về tính linh hoạt:

RAID 10 cực kỳ linh hoạt nhờ kết hợp ưu điểm:
RAID 1 (Mirroring): Lưu dữ liệu trên hai ổ đĩa, đọc và truy xuất dữ liệu nhanh
RAID 0 (Striping): Tốc độ ghi nhanh
Đáp ứng và đảm bảo được tính linh hoạt mà doanh nghiệp yêu cầu.

• Về đảm bảo an toàn dữ liệu:

Một khối dữ liệu khi được ghi vào đều được sao chép ra thêm một bản sao lưu.
Nếu mỗi ổ đĩa trên bộ RAID 1 bị lỗi thì vẫn có thể sử dụng và hoạt động tiếp tục. Quá trình sữa chữa thay thế ổ đĩa và tái tạo lại RAID array cũng rất dễ dàng.

Chỉ khi cả hai ổ đĩa trên cùng bộ RAID 1 bị lỗi thì mới xảy ra nguy cơ bị mất dữ liệu. Lỗi này xảy ra khi có lỗi phần cứng, sự cố nguồn điện. Chúng ta có thể giảm thiểu tối đa tình trạng ổ đĩa bị lỗi bằng cách giám sát Disk I/O, lên lịch backup thường xuyên, và kiểm tra thường xuyên tuổi thọ của SSD ( các chỉ số TBW – Total Bytes Written và DWPD – Data Write Per Day).

• Khả năng mở rộng

Khi dung lượng các ổ đĩa gần hết, RAID 10 có thể mở rộng thêm bằng cách thêm cặp ổ đĩa mới, hoặc thay thế ổ đĩa cũ nhiều dung lượng hơn.

Ví dụ:

Thêm cặp ổ đĩa mới vào hệ thống RAID 10 hiện có, hệ thống sẽ tự động nhận diện các ổ mới.
RAID 10 sẽ tái tạo và phân chia lại dữ liệu trên tất cả các ổ đĩa theo cấu hình RAID 0 – striping và diễn ra trên nền tảng RAID 1 – mirroring. Sau khi quá trình hoàn tất, dung lượng RAID 10 sẽ được tăng lên.

Hoặc có thể thay dần từng ổ đĩa cũ trong RAID 10 bằng ổ đĩa mới có dung lượng lớn hơn.

Ví dụ:

Ban đầu có RAID 10 với 4 ổ đĩa 1TB. Thay thế dần từng ổ 1TB thành 2TB. Sau khi thay thế xong, dung lượng RAID 10 sẽ tăng từ 2TB lên 4TB

Kết luận

RAID 10 được xem là một giải pháp lưu trữ an toàn và đáng tin cậy hơn nhiều so với việc sử dụng các giải pháp RAID riêng lẻ khác. Tuy nhiên, vẫn tồn tại một số rủi ro nhất định về phần cứng ổ SSD. Yêu cầu người dùng luôn có kế hoạch bảo trì và cân nhắc cho mọi trường hợp rủi ro.
Hiện nay một số nhà cung cấp dịch vụ Cloud đã nghiên cứu và đưa ra công nghệ Software Defined Storage viết tắt là SDS, đã rất thành công trong việc giải quyết vấn đề phần cứng, luôn đảm bảo dữ liệu khách hàng không bao giờ bị mất.
Và RAID 10 sẽ thực sự rất an toàn nếu các doanh nghiệp và kỹ thuật có kế hoạch tích hợp công nghệ SDS vào hệ thống.