Wyjaśnienie RAID 0, RAID 1 i RAID 5

Dyski twarde (HDD) i dyski półprzewodnikowe (SSD) mogą być niewielkimi, kompaktowymi cudami technologicznymi, wyposażonymi we wszelkiego rodzaju najnowocześniejsze rozwiązania, ale pomimo całej swojej inteligencji są one niezwykle podatne na awarie. Wystarczy utrata zasilania w nieodpowiednim momencie, awaria dysku lub skok napięcia, aby system operacyjny, aplikacje, a nawet cenne dane zostały całkowicie utracone. Na szczęście istnieją sposoby zarządzania dyskami twardymi, dzięki którym takie katastrofalne w skutkach sytuacje nie są aż tak tragiczne. Porozmawiajmy o RAID.

RAID może oznaczać dwie rzeczy, w zależności od tego, jak się czujesz: albo Redundant Array of Independent Disks (nadmiarowa macierz niezależnych dysków), albo Redundant Array of Inexpensive Disks (nadmiarowa macierz niedrogich dysków). Różnica jest subtelna, ale możesz używać dowolnego z tych określeń, w zależności od tego, ile zapłaciłeś za dane dyski. I właśnie dyski, w liczbie mnogiej, są tutaj kluczowe, ponieważ nie można zrobić nic pożytecznego z RAID, jeśli masz tylko jeden dysk. Potrzebujesz wielu dysków.

Zasadniczo RAID pozwala skonfigurować dyski w taki sposób, aby poprawić ich szybkość lub niezawodność, wykorzystując trzy techniki: striping, mirroring i parzystość. Jeśli dysponujesz wystarczającą liczbą dysków, można połączyć te różne techniki, aby uzyskać szybką macierz dysków, która zapewnia również pewien poziom ochrony przed błędami i usterkami. Warto w tym miejscu zaznaczyć, że jeśli dane są ważne, sama technologia RAID nie zapewnia wystarczającej ochrony i należy również przygotować plan tworzenia kopii zapasowych.

Skoro już mamy to za sobą, porozmawiajmy o różnych poziomach RAID, które są dostępne.

RAID 0 cieszył się krótką popularnością jako świetny sposób na niemal podwojenie wydajności dysków twardych w czasach, gdy dyski SSD były już bliskie wprowadzenia na rynek, ale ich koszty były zbyt wysokie. Zasadniczo wykorzystuje on dwa identyczne dyski pracujące równolegle i rozdziela (stripe) dane między oba dyski, co zapewnia znaczny wzrost wydajności. W niektórych operacjach wydajność wzrosła niemal dwukrotnie w najlepszym przypadku, co wystarczyło, aby utrwalić RAID 0 jako opcję wybieraną przez miłośników wydajności.

Problem z RAID 0 polega na tym, że z punktu widzenia odporności na awarie jest on znacznie gorszy niż samodzielne korzystanie z jednego dysku. W konfiguracji RAID 0 awaria jednego dysku powoduje awarię całej macierzy, ponieważ dane są rozłożone na wszystkich dyskach. Już z tego powodu nie jest to opcja odpowiednia dla systemów o znaczeniu krytycznym, pomimo obietnicy wysokiej wydajności.

Głównym powodem, dla którego systemy RAID 0 zostały obecnie w dużej mierze wyparte, przynajmniej w przypadku większości konfiguracji konsumenckich, jest fakt, że nowoczesne dyski SSD zapewniają wystarczającą przepustowość, dzięki czemu takie konfiguracje nie są już potrzebne. Biorąc pod uwagę, że najnowsze dyski SSD PCIe 5.0, takie jak MP700 PRO SE, mogą osiągać prędkość odczytu do 14 000 MB/s i zapisu do 12 000 MB/s, widać, że prędkość nie stanowi problemu.

Konfiguracje RAID 1 kładą większy nacisk na niezawodność niż wydajność i polegają na tworzeniu kopii lustrzanych danych na jednym lub kilku dyskach, dzięki czemu w przypadku awarii jednego dysku macierz nadal działa. Zazwyczaj stosuje się tylko dwa dyski, ponieważ większa liczba dysków nie jest szczególnie efektywna. Dodanie większej liczby dysków do macierzy z kopią lustrzaną nie zwiększa całkowitej pojemności, a jedynie stopień nadmiarowości.

Korzystanie z konfiguracji RAID 1 ma jednak pewne zalety pod względem wydajności, zwłaszcza jeśli chodzi o odczyt danych. Różne dyski w zestawie lustrzanym mogą jednocześnie uzyskiwać dostęp do różnych obszarów, co zwiększa szybkość odczytu. Nie ma jednak poprawy wydajności zapisu.

Warto zauważyć, że RAID 0 i RAID 1 można łączyć, dzięki czemu można uzyskać RAID 10 (striping of mirrors) oraz RAID 01 (mirroring stripe sets). RAID 10 jest zazwyczaj preferowany w stosunku do RAID 01 ze względu na swoją wyższą odporność na awarie, ponieważ w konfiguracji RAID 01 awaria zestawu kopii lustrzanych powoduje awarię całej macierzy. Takie konfiguracje RAID są jednak rzadkością w komputerach osobistych i konfiguracjach NAS, ponieważ nie są zbyt wydajne pod względem liczby potrzebnych dysków. Co płynnie prowadzi nas do następnego typu RAID...

Oprócz RAID 0 i RAID 1 istnieją również inne poziomy RAID, które są dobrze zdefiniowane, ale w rzeczywistości rzadko stosowane. Wyjątkiem jest RAID 5, który zapewnia rozsądną poprawę wydajności i niezawodności przy oszczędnym wykorzystaniu dysków. RAID 5 wykorzystuje rozłożenie danych na poziomie bloków z rozproszoną parzystością, dzięki czemu jest odporny na awarię pojedynczego dysku i może odbudować dane po wymianie tego dysku. Do działania RAID 5 wymagane są co najmniej trzy dyski.

RAID 5 jest szczególnie przydatny w urządzeniach NAS, gdzie jego niezawodność, wydajność i pojemność przynoszą wymierne korzyści. W przypadku awarii dysku uszkodzoną jednostkę można wymienić i odbudować bez konieczności wyłączania całej macierzy. RAID 5 jest obsługiwany przez wiele nowoczesnych płyt głównych i systemów operacyjnych za pośrednictwem oprogramowania RAID, co sprawia, że jest dostępny bez dedykowanego kontrolera. W przypadku bardziej wymagających konfiguracji sprzętowy RAID jest zarządzany przez dedykowaną kartę RAID i może oferować lepszą wydajność, zaawansowane funkcje i zwiększoną niezawodność. Ta elastyczność sprawiła, że RAID 5 stał się popularnym wyborem wśród konsumentów i prosumentów, którzy potrzebują więcej niż tylko jednego dysku.

Oto krótki przegląd aktualnego stanu technologii RAID dla konsumentów. Należy pamiętać, że dla większości z nas technologia RAID nie jest niezbędna w laptopach lub komputerach stacjonarnych do normalnego działania. Jeśli jednak potrzebujesz dodatkowej redundancji, warto rozważyć opcję RAID 5, ponieważ zapewnia ona wzrost wydajności, a także pewną ochronę przed awarią poszczególnych dysków.