RAID guide for nybegyndere

Hvad er RAID?

RAID står for Redundant Array of Independant Disks. Det er en fælles betegnelse for en samling af flere diske i en eller anden form for setup. Der findes mange forskellige former for setups, der hver især har deres fordele og ulemper. Nogle setups giver forøget hastighed og andre giver større sikkerhed. Nogle setups giver en kombination af disse. Fælles for dem alle er at der er mindst 2 diske der arbejder sammen på den ene eller anden måde. Det har før i tiden været et begreb som man kun så i server verdenen, men i de seneste par år har det vundet mere plads blandt det mere hardcore computer folk. RAID kan være en god måde til at få sat mere gang i computeren når det gælder læse/skrive operationer til og fra sine diske, samtidig med at få mulighed for at øge sikkerheden på sine data.

Jeg vil i denne guide prøve at forklare hvordan RAID fungerer og hvordan man muligvis kan få sit RAID system til at virke bedre. Vær opmærksom på at der i denne guide kun bliver beskrevet Hardware RAID.

Blok-størrelser

Noget af det første man kan gøre er at vurdere, hvad det er man vil bruge sit RAID system til. Alt efter hvad man har i sinde at bruge RAID systemet til kan det være hensigtsmæssigt at vælge den rigtige - eller optimale om man vil - blok-størrelse (på engelsk enten Stripe-Size eller Cluster-Size). Blok-størrelsen angiver hvor store bidder den enkelte fil bliver delt op i på harddisken. Jo større filer man har med at gøre jo større blok-størrelser bør man anvende, eftersom controlleren da behøver at dele en fil i færre stykker og ikke bliver belastet nær så meget. Har man med meget små filer at gøre er det bedste valg nok en noget mindre blok-størrelse, da man ellers ikke vil få noget ud af sit RAID system, hvis filen bliver for lille til at dele ud. I dette tilfælde vil den kun blive lagt ud på én af diskene og så har man ligesom mistet formålet med RAID.

Blok-størrelserne kan variere fra 1KB og opefter. Det er controlleren der sætter grænsen for hvor store blok-størrelser der kan benyttes. Den typiske størrelse er enten 32KB eller 64KB.

Til almindeligt brug er det bedste nok at blive ved den standard som den pågældende controller benytter sig af. Har man derimod med meget store filer at gøre vil det nok være fornuftigt at benyttet sig af en større blok-størrelse. Dette kunne være videoredigering hvor filerne som bekendt nemt kan blive ganske store. Omvendt er gennemsnits-filen på harddisken af en mindre art bør man måske overveje at sætte blok-størrelsen lidt ned.

For at demonstrere alt dette er her et lille eksempel:

En fil på 1MB skal lægges ud på et RAID 0 system med to diske. Dette system har en Blok-størrelse på 32KB. Filen bliver nu delt op i 1.024KB / 32 KB = 32 dele. Herefter bliver de 32 dele lagt ud på arrayet (16 dele på hver disk).

Forstil jer nu dette tilfælde:

Den samme fil på 1MB skal lægges ud på et RAID 0 array på 2 diske med en blok-størrelse på 4KB.

1024KB / 4KB = 256 dele.

Filen skal altså deles op i 256 mindre dele og herefter fordeles ud på de to diske. Det er logik for perlehøns at det første eksempel vil resultere i et hurtigere system, eftersom controlleren ikke skal dele filen op i så mange stykker.

Til sidst skal det lige nævnes at man naturligvis lige skal overveje hvor store partitioner man ønsker at oprette. Jo mindre blok-størrelsen er jo mindre partitioner kan man oprette. Har man en blok-størrelse på 8KB kan man ikke oprette partitioner på mere end 60GB stykket. Dette gælder dog kun for FAT32. I NTFS er det underordnet hvor store eller små blok-størrelserne er.

Blok-størrelser i Linux

I linux kører man som regel med end lidt mindre blok-størrelse end i FAT32 eller NTFS (windows). Men som i windows kan man selv bestemme den nøjagtige blok-størrelse.

Setups

RAID level 0 (striping)

RAID Level 0 er ikke 'rigtigt' RAID, eftersom der ikke er den mindste form for fejl-tolerance.

Man får med dette setup den hurtigste ydelse, men er samtidigt også den mest risikofyldte.

RAID 0 kræver minimum 2 diske. Der er ikke noget minimum for hvor mange diske man kan sætte sammen i et RAID 0 system. Ligeledes er det også underordnet om man benytter et ulige antal diske.

I et RAID 0 setup er der ingen backup. Alle diskene bliver tilgængelige for brugeren i form af en stor disk. Det vil sige, har man to diske på 120GB hver vil man i styresystemet se de to diske som én på 240GB. Denne kan med fordel deles op i x antal partitioner efter behag.

RAID 0 fungere på den måde at en fil bliver delt op i x antal dele (x værende det antal diske man har i sit RAID system) og herefter lagt ud på hver sin disk; dvs har man 2 diske i sit array vel en given fil blive delt op i 2 dele, hvorpå den ene del bliver lagt på den ene disk og den anden på den sidste disk.

Disse dele består af mindre dele som beskrevet i foregående afsnit.

Fordel:

Ved striping får man en teoretisk ydelse lig med det antal diske man har i sit array gange 1 disks hastighed (2 diske i RAID 0 = dobbelt hastighed - 4 diske i RAID 0 = 4 dobbelt hastighed). MEN! Som med så meget andet hænger teori og praksis sjældent særligt godt sammen. Man vil i virkeligheden ikke få den teoretiske ydelse, men stadig en væsentligt højere ydelse end med en enkelt disk alene. I et array med to diske vil man nok kunne forvente en forhøjet ydelse med ca 50-80%.

Ulempe:

Mister man én eller flere diske i sit array mister man alt data på alle diske. Dette skal forstås på den måde at hvis én disk går ned mangler man den del af alle filer som lå på denne disk og man har ingen mulighed for at genskabe disse data.

RAID level 1 (mirroring)

I et setup med RAID 1 får man ikke bedre ydelse, men tilgengæld større sikkerhed.

RAID 1 kan kun benyttes med 2 diske. Den ene disk bliver visuel for brugeren, mens den anden bruges som backup af den første disk.

Det fungerer lidt ligesom RAID 0 forstået på den måde at data\'en bliver lagt ud på begge diske samtidigt, men den bliver ikke delt op. Den anden disk i arrayet er en nøjagtig kopi af den første. Skulle den ene disk gå i stykker har man den anden til at genskabe alt sit data.

Fordel:

Ved mirroring får man automatisk backup af alt ens data.  Mister man én af diskene mister man ingen data. Man kan genskabe det tabte data ved hjælp af backup disken.

Ulempe:

Der er for så vidt ikke rigtigt nogen ulemper ved mirroring bortset fra at man 'mister' halvdelen af den samlede diskplads man ville have hvis man brugte de to diske hver for sig på normalvis eller i RAID 0.

RAID level 0+1 (striping/mirroring)

Striping/mirroring er en sammensmeltning af striping og mirroring (sjovt nok) og kombinerer de to setups således man får bedre ydelse samtidigt med at man får større sikkerhed. Det virker på samme måde som RAID 0 og RAID 1. I dette setup skal der bruges mindst 4 diske. Man kan ikke bruge et ulige antal diske i dette setup; forstået på den måde at der altid skal forøges med 2 diske hver gang man vil sætte flere diske til sit array (en til striping og en til mirroring).

Fordel:

Ved at kombinere RAID 0 og RAID 1 får man større hastighed sammen med større sikkerhed. Hvis den ene disk i stripe-arrayet går tabt kan man udfra backup (mirror-arrayet) genskabe det tabte data og derved har man kun mistet en harddisk. Det er også muligt at miste to diske uden at miste data. Det kommer naturligvis helt an på hvilke diske man mister. Se evt. Figur 3 for en grafisk forklaring af RAID Level 0+1 (Striping/Mirroring).

Ulempe:

Ulempen ved dette setup er at man mister halvdelen af den samlede diskplads. Ud over dette skulle man miste to diske på én gang og det er 1 fra stripe-arrayet og 1 fra backup-arrayet (mirror-arrayet) står man i samme situation som ved RAID 0. Man mister alt data uden chance for at genskabe det. Sandsynligheden for dette er naturligvis en hel del mindre end hvis man kørte ren RAID 0.

RAID level 3

Denne form for RAID giver god hastighed sammen med en rimelig sikkerhed. I dette setup bliver én af diskene dedikeret til at være paritets-disk. Mister man en disk i arrayet kan man genskabe data\'en ved hjælp af paritets-disken.

Fordel:

Fodelen ved dette setup er naturligvis at man for højere ydelse samtidigt med at man har rimelig sikkerhed. Sikkerheden er ikke så god som ved

RAID 0+1, men tilgengæld er ydelsen bedre sammen med at man ikke mister nær så meget diskplads.

Ulempe:

Ulempen er at man mister noget diskplads og at datasikkerheden ikke er i top (i forhold til andre setups).

RAID level 5

Denne form for setup er ikke så meget anderledes end RAID level 3. Forskellen ligger i at istedet for at dedikere én disk til paritets-disk 'skiftes' hver enkelt disk til at agere paritets-disk. Dette er måske lettere at forstå ved at tage et kig på figuren herunder.

Fordel:

Det er klart en fordel at lægge paritets-bit\'ene ud på alle diske istedet for at have én dedikeret disk til samme formål; eftersom at det er ligegyldigt hvilken disk der går i stykker - man kan stadig genskabe sit tabte data. I et system med RAID 3 er det yderst kritisk hvis paritets-disken går i stykker da man herved ikke har nogen form for sikkerhed tilbage.

Ulempe:

Der er stortset ingen ulemper ved dette setup udover at man mister lidt hastighed i forhold til RAID level 0 og den samlede diskplads også er mindre end ved RAID level 0. Men tilgændgæld har man væsentligt bedre fejl-tolerance istedet. Tabet er dog ikke så stort som ved de andre setups (level 1, 0+1, 3).

JBOD

JBOD står for Just a Bunch Of Disks og er for så vidt ikke rigtigt RAID. Det består godt nok af flere diske i sammenhæng, men man får hverken højere ydelse eller større sikkerhed.

Det virker på den måde at man kobler flere diske sammen til én stor. Når man lægger data ind på denne disk bliver den første disk i systemet fyldt ud og derefter går man automatisk videre til den næste. Det vil sige at det faktisk virker stort set som hvis man havde to eller flere diske hver for sig. Forskellen ligger i at man kan dele en fil ud over to diske hvis den er for stor til at være på en disk alene (Hvis der fx er 10MB tilbage på den ene disk og filen fylder 50MB bliver de 10 lagt på den første og de resterende 40 på den næste).

Hvis én eller flere diske går i stykker mister man alt data i arrayet.

Ud fra dette er det svært at se den helt store fordel ved at benytte sig af dette setup. Det ville være mere brugbart at benytte sig af RAID Level 0 istedet da man her også for én stor disk med meget højere ydelse.

De seks forskellige setups der er beskrevet her er de mest anvendte setups benyttet af privat personer. Der findes en gudsvelsignet mængde af andre setups, men disse vil jeg ikke gennemgå i denne guide. Hvis man er interreseret i flere typer setups kan man læse en guide skrevet af Micma18 her på burn-it.dk.

Dog er det nok de allermest benyttede nok RAID 0, 1 og 0+1 eftersom alle RAID controllere kan køre disse setups. Ønsker man at lave et RAID 3 eller 5 system skal man have en controller med 4 kanaler (plads til 4 kabler).

Tilslutning af diske ved IDE RAID

Når man tilslutter sine diske i et array bør man være opmærksom på at systemet yder bedst hvis man kun tilslutter én disk pr kanal (én disk pr kabel). Grunden til dette er at der ikke kan læses eller skrives til mere end én disk af gangen pr. kabel. Har man to diske på samme kabel kan man ikke tilgå dem begge på samme tid og dermed mister man en del ydelse.

S-ATA RAID

Dette er faktisk ikke meget anerledes end IDE RAID. Den eneste forskel er at der kun kan side én disk pr. kabel.

Drivere og BIOS updates

Som med alt andet hardware er det altid nyttigt at have den nyeste driver installeret; men ikke nok med det kan det også hjælpe væsentligt at sørge for at have den nyeste BIOS opdateret i controlleren. Det er ikke meget anerledes at opdaterer denne fremfor en almindelig BIOS på bundkortet. Man kan gå ind på den pågældende producents hjemmeside og hente eventuelle opdates til BIOS og drivere. Der vil her også være forklaret hvordan man helt præcist opdatere sin RAID BIOS.

Hvis du vil læse mere om RAID, er der her en guide der forklarer lidt flere former for RAID...

Skrevet af Torben Larsen a.k.a. PolleDK for Burn-IT.dk