Menggunakan Drive Hard Multiple untuk Kinerja dan Keandalan
Pengantar
Kembali di tahun 1980-an dan 1990-an, komputer server informasi yang menghadapi peningkatan dramatis dalam jumlah data yang mereka butuhkan untuk melayani dan menyimpan. Teknologi Penyimpanan yang menjadi sangat mahal untuk menempatkan sejumlah besar kapasitas tinggi hard drive di server. Jalan keluarnya adalah diperlukan dan dengan demikian RAID lahir.
Jadi apa sebenarnya RAID? Pertama-tama, akronim singkatan Redundant Array of Inexpensive Disk. Itu adalah sistem yang dikembangkan di mana sejumlah besar biaya rendah hard drive dapat dikaitkan bersama untuk membentuk kapasitas penyimpanan perangkat tunggal yang besar yang menawarkan kinerja yang unggul, kapasitas penyimpanan dan keandalan atas solusi penyimpanan yang lebih tua. Hal ini telah banyak digunakan dan metode digunakan untuk penyimpanan di pasar enterprise dan server, tapi selama 5 tahun terakhir telah menjadi jauh lebih umum dalam sistem pengguna akhir.
Keuntungan dari RAID
Ada tiga alasan utama yang RAID dilaksanakan:
- Redundansi
- Peningkatan Kinerja
- Biaya rendah
Redundansi merupakan faktor yang paling penting dalam pengembangan RAID untuk lingkungan server. Hal ini memungkinkan untuk bentuk cadangan dari data dalam array penyimpanan dalam hal kegagalan. Jika salah satu drive dalam array gagal, baik itu bisa ditukar keluar untuk drive baru tanpa mengubah sistem off (disebut sebagai hot swappable) drive atau berlebihan dapat digunakan. Metode redundansi tergantung pada versi RAID digunakan.
Kinerja meningkat hanya ditemukan saat versi khusus dari RAID yang digunakan. Kinerja juga akan tergantung pada jumlah drive yang digunakan dalam array dan controller.
Semua manajer dari departemen TI seperti biaya rendah. Ketika standar RAID sedang dikembangkan, biaya juga merupakan isu utama. Titik array RAID adalah untuk menyediakan kapasitas penyimpanan yang sama atau lebih besar untuk sistem dibandingkan dengan menggunakan drive individu kapasitas tinggi keras. Sebuah contoh yang baik dari ini dapat dilihat pada perbedaan harga antara drive dan kapasitas hard drive tertinggi kapasitas lebih rendah. Tiga drive dengan ukuran lebih kecil bisa menghabiskan biaya kurang dari satu drive berkapasitas tinggi individu tetapi menyediakan kapasitas lebih.
Ada biasanya tiga bentuk RAID digunakan untuk sistem komputer desktop: RAID 0, RAID 1 dan RAID 5. Dalam kebanyakan kasus, hanya dua pertama dari versi ini tersedia dan salah satu dari dua teknis bukanlah bentuk RAID.
RAID 0
Tingkat ditunjuk terendah RAID, tingkat 0, sebenarnya bukan tipe valid RAID. Ini diberi penunjukan tingkat 0 karena gagal untuk memberikan tingkat redundansi untuk data yang disimpan dalam array. Jadi, jika salah satu drive gagal, semua data rusak.
RAID 0 menggunakan metode yang disebut striping. Striping mengambil sepotong data tunggal seperti gambar grafis, dan menyebar data pada beberapa drive. Keuntungan yang striping telah berada dalam peningkatan performa. Dua kali jumlah data yang dapat ditulis dalam kerangka waktu yang diberikan kepada dua drive dibandingkan dengan data yang sama ditulis ke drive tunggal.
Berikut adalah contoh bagaimana data ditulis dalam implementasi 0 RAID. Setiap baris dalam grafik merupakan blok fisik pada drive dan setiap kolom adalah drive individu. Angka-angka dalam tabel merupakan blok data. nomor Gandakan menandakan blok data diduplikasi.
Drive 1 Drive 2
Blok 1 1 2
Blok 2 3 4
Blok 3 5 6
Jadi, jika 6 blok data tersebut di atas merupakan sebuah file data tunggal, dapat dibaca dan ditulis ke drive jauh lebih cepat daripada jika berada di satu drive. Setiap drive bekerja secara paralel bisa membaca hanya 3 blok fisik sementara itu akan mengambil satu drive dua kali lebih lama karena harus membaca 6 blok fisik. Kelemahan tentu saja adalah bahwa jika satu drive gagal, data tidak lagi fungsional. Semua 6 data blok diperlukan untuk file, tetapi hanya tiga dapat diakses.
Keuntungan :
Peningkatan kinerja penyimpanan
Tanpa kehilangan data kapasitas
Kekurangan :
Tidak ada redundansi data
RAID 1
versi RAID 1 adalah implementasi nyata pertama RAID. Ini merupakan suatu bentuk sederhana dari redundansi data melalui sebuah proses yang disebut mirroring. Formulir ini biasanya membutuhkan dua drive individu kapasitas yang sama. Salah satu drive adalah drive aktif dan drive sekunder cermin. Ketika data ditulis ke drive aktif, data yang sama ditulis ke drive cermin.
Berikut ini adalah sebuah contoh bagaimana data ditulis dalam implementasi RAID 1. Setiap baris dalam grafik merupakan blok fisik pada drive dan setiap kolom adalah drive individu. Angka-angka dalam tabel merupakan blok data. nomor Gandakan menandakan blok data diduplikasi.
Drive 1 Drive 2
Blok 1 1 1
Blok 2 2 2
Blok 3 3 3
Hal ini menyediakan tingkat penuh redundansi untuk data pada sistem. Jika salah satu drive gagal, drive lain masih memiliki semua data yang ada di sistem. Kelemahan besar tentu saja adalah bahwa kapasitas RAID hanya akan sebesar terkecil dari dua drive, efektif mengurangi separuh jumlah kapasitas penyimpanan jika dua drive digunakan secara mandiri.
Keuntungan :
Menyediakan penuh redundansi data
Kekurangan :
Kapasitas penyimpanan hanya sebagai besar sebagai drive terkecil
No meningkatkan kinerja
downtime Beberapa untuk mengubah drive aktif selama kegagalan
RAID 0 +1
Ini adalah bentuk hibrida dari RAID bahwa beberapa produsen telah dilaksanakan untuk mencoba dan memberikan keunggulan masing-masing dari kedua versi gabungan. Biasanya ini hanya dapat dilakukan pada sistem dengan minimal 4 hard drive. Kemudian menggabungkan metode mirroring dan striping untuk memberikan kinerja dan redundansi. Set pertama drive yang akan aktif dan memiliki data bergaris melintasi mereka sementara set kedua drive akan menjadi cermin dari data pada dua pertama.
Berikut adalah contoh bagaimana data ditulis dalam implementasi RAID 0 +1. Setiap baris dalam grafik merupakan blok fisik pada drive dan setiap kolom adalah drive individu. Angka-angka dalam tabel merupakan blok data. nomor Gandakan menandakan blok data diduplikasi.
Drive 1 Drive 2 Drive 3 Drive 4
Blok 1 1 2 1 2
Blok 2 3 4 3 4
Blok 3 5 6 5 6
Dalam hal ini, blok data akan bergaris di seluruh drive dalam setiap dari dua set ketika sedang mirror antara set. Hal ini memberikan peningkatan kinerja RAID 0 karena dibutuhkan drive separuh waktu untuk menulis data dibandingkan dengan drive dan menyediakan redundansi. Kelemahan utama tentu saja adalah biaya. Implementasi ini memerlukan minimal 4 hard drive.
Keuntungan :
Peningkatan kinerja
Data sepenuhnya berlebihan
Kekurangan :
Besar jumlah drive yang diperlukan
Efektif data kapasitas dibagi dua
RAID 10 atau 1 +0
RAID 10 adalah efektif versi mirip dengan RAID 0 +1. Daripada striping data antara set disk dan kemudian mirroring mereka, dua yang pertama drive di set adalah cermin bersama. Kedua kedua bentuk lain drive set disk yang merupakan cermin dari satu sama lain namun data bergaris toko dengan pasangan pertama. Ini adalah bentuk setup RAID bersarang. Drive 1 dan 2 adalah cermin dan RAID 1 drive 3 dan 4 juga cermin. Kedua set ini kemudian setup seperti array dilucuti.
Berikut adalah contoh bagaimana data ditulis dalam implementasi RAID 10. Setiap baris dalam grafik merupakan blok fisik pada drive dan setiap kolom adalah drive individu. Angka-angka dalam tabel merupakan blok data. nomor Gandakan menandakan blok data diduplikasi.
Drive 1 Drive 2 Drive 3 Drive 4
Blok 1 1 1 2 2
Blok 2 3 3 4 4
Blok 3 5 5 6 6
Sama seperti konfigurasi RAID 0 +1, RAID 10 membutuhkan minimal empat hard drive berfungsi. Kinerja hampir sama namun data tersebut masih sedikit lebih dilindungi daripada setup RAID 0 +1.
Keuntungan :
Peningkatan kinerja
Data sepenuhnya berlebihan
Kekurangan :
Besar jumlah drive yang diperlukan
Efektif data kapasitas dibagi dua
RAID 5
Ini adalah bentuk paling kuat dari RAID yang dapat ditemukan dalam sistem komputer desktop. Biasanya itu memerlukan bentuk kartu controller hardware untuk mengelola array, tetapi beberapa sistem operasi desktop dapat menciptakan ini melalui perangkat lunak. Metode ini menggunakan bentuk striping dengan paritas untuk menjaga redundansi data. Minimum tiga drive diperlukan untuk membangun sebuah RAID 5 array dan mereka harus drive identik untuk kinerja terbaik.
Paritas pada dasarnya adalah sebuah bentuk matematika biner yang membandingkan dua blok data dan bentuk data ketiga blok didasarkan pada dua yang pertama. Cara termudah untuk menjelaskannya bahkan dan aneh. Jika jumlah dari dua blok data genap, maka bit paritas bahkan. Jika jumlah dari dua blok data adalah ganjil, bit paritas ganjil. Jadi 0 +0 dan 1 +1 keduanya sama dengan 0 sedangkan 0 +1 atau 1 +0 akan sama dengan 1. Berdasarkan bentuk matematika biner, kegagalan dalam satu drive dalam array akan memungkinkan bit paritas untuk merekonstruksi data saat drive diganti.
Dengan informasi di pikiran, di sini adalah contoh bagaimana sebuah RAID 5 array akan bekerja. Setiap baris dalam grafik merupakan blok fisik pada drive dan setiap kolom adalah drive individu. Angka-angka dalam tabel merupakan blok data. nomor Gandakan menandakan blok data diduplikasi. A "P" mengindikasikan bit paritas untuk dua blok data.
Drive 1 Drive 2 Drive 3
Blok 1 1 2 P
Blok 2 3 P 4
Blok 3 P 5 6
Pergeseran bit paritas antara drive untuk meningkatkan kinerja dan keandalan data. Array drive masih akan meningkat kinerja lebih dari satu drive karena beberapa drive bisa menulis data lebih cepat dari satu drive. Data ini juga sepenuhnya berlebihan karena bit paritas. Dalam kasus drive 2 gagal, data dapat dibangun kembali berdasarkan data dan bit paritas pada kedua drive yang tersisa. Data kapasitas berkurang karena paritas blok data. Dalam praktek kapasitas array didasarkan pada persamaan berikut di mana n adalah jumlah drive dan z adalah kapasitas:
(N-1) z = Array Kapasitas
Dalam kasus tiga 500 GB hard drive, total kapasitas akan (3-1) x500GB atau 1000 gigabyte.
Hardware RAID 5 implementasi juga bisa memiliki fungsi yang disebut hot swap. Hal ini memungkinkan untuk drive yang akan diganti sementara array masih berfungsi baik untuk meningkatkan kapasitas drive atau untuk mengganti drive yang rusak. Controller drive kemudian mengambil waktu saat array sedang berjalan untuk membangun kembali data array di drive. Ini adalah fitur yang berharga untuk sistem yang memerlukan operasi 24x7.
Keuntungan :
Peningkatan kinerja array penyimpanan
Penuh redundansi data
Kemampuan untuk menjalankan 24x7 dengan hot swap
Kekurangan :
Tingginya biaya untuk melaksanakan
Menurunkan kinerja selama membangun kembali
Software vs Hardware RAID
Dalam rangka untuk RAID berfungsi, perlu ada perangkat lunak yang baik melalui sistem operasi atau melalui perangkat keras yang didedikasikan untuk benar menangani aliran data dari sistem komputer ke drive array. Hal ini sangat penting ketika datang ke RAID 5 karena besarnya jumlah perhitungan yang dibutuhkan untuk menghasilkan perhitungan paritas.
Dalam hal implementasi perangkat lunak, siklus CPU yang diambil dari lingkungan komputasi umum untuk melaksanakan tugas-tugas yang diperlukan untuk antarmuka RAID. Implementasi Perangkat lunak adalah biaya yang sangat rendah moneter karena semua yang diperlukan untuk melaksanakan satu adalah hard drive. Masalah dengan implementasi RAID software adalah penurunan kinerja sistem. Secara umum, ini memukul kinerja dapat di mana saja dari 5% atau bahkan lebih tergantung pada memori, prosesor, drive yang digunakan dan tingkat RAID diimplementasikan. Kebanyakan orang tidak menggunakan software RAID lagi karena penurunan biaya hardware RAID controller selama bertahun-tahun.
Hardware RAID memiliki keuntungan dari sirkuit yang didedikasikan untuk menangani semua perhitungan drive RAID array di luar prosesor. Ini memberikan kinerja yang sangat baik untuk array penyimpanan. Kekurangan untuk hardware RAID telah biaya. Dalam kasus RAID 0 / 1 controller, biaya-biaya telah menjadi begitu rendah sehingga banyak chipset dan motherboard produsen termasuk kemampuan ini pada motherboard. Sisanya biaya riil dengan RAID 5 hardware yang memerlukan sirkuit lebih untuk kemampuan komputasi ditambahkan.
Drive Seleksi
Apa yang banyak orang tidak menyadari adalah bahwa kinerja dan kapasitas dari sebuah array RAID sangat bergantung pada hard drive yang digunakan dalam array. Untuk hasil terbaik, seluruh hard drive di dalam array harus merek yang sama dan model. Ini berarti bahwa semua hard drive akan memiliki kapasitas yang sama dan tingkat kinerja. Ini bukan suatu persyaratan bahwa drive dicocokkan, tetapi mismatching drive dapat benar-benar melukai array RAID.
Kapasitas dari array RAID akan tergantung pada metode yang diterapkan. Dalam kasus RAID 0, striping hanya dapat dilakukan di seluruh jumlah yang sama ruang pada dua drive. Akibatnya, jika 80GB dan 100GB drive yang digunakan untuk membuat array, kapasitas akhir array hanya akan 160GB. Demikian pula, dalam RAID 1 drive hanya dapat cermin data yang sama dengan ukuran terkecil. Jadi berdasarkan dua drive disebutkan sebelumnya, ukuran data akhir hanya akan 80GB. RAID 5 adalah sedikit lebih rumit karena rumus disebutkan sebelumnya. Sekali lagi kapasitas terkecil akan digunakan. Jadi jika seorang 80GB, 100 GB dan 120GB drive yang digunakan untuk membuat RAID 5 array, kapasitas akhir akan 160GB data.
Kinerja dari array juga tergantung pada drive. Agar array dapat berfungsi dengan baik, harus menunggu data yang akan ditulis ke setiap drive sebelum dapat melanjutkan. Ini berarti bahwa dalam contoh grafik untuk array RAID, controller harus menunggu sampai semua data fisik telah ditulis untuk memblokir 1 di semua drive dalam array sebelum bisa melanjutkan ke set data untuk drive. Ini berarti sebuah array di mana satu drive telah setengah kinerja dua lainnya akan memperlambat kinerja keseluruhan drive lain.
Kesimpulan :
Secara keseluruhan menyediakan sistem RAID dengan berbagai manfaat tergantung pada versi dilaksanakan. Sebagian besar konsumen pengguna kemungkinan akan memilih untuk menggunakan RAID 0 untuk meningkatkan kinerja tanpa kehilangan ruang penyimpanan. Hal ini terutama karena redundansi bukan merupakan masalah bagi pengguna rata-rata. Bahkan, sistem komputer paling hanya akan menawarkan baik RAID 0 atau 1. Biaya penerapan RAID 0 +1 atau RAID 5 sistem umumnya terlalu mahal bagi konsumen rata-rata dan hanya ditemukan di workstation high-end atau sistem tingkat server.
