Mi az a RAID, hogyan működik, és miért fontos?

A NAS-ok egyik fontos előnye, hogy – típustól és a beépített adattárolók számától függően – támogatják a RAID funkciót, amivel nagyobb adatátviteli sebességet és/vagy a hardvermeghibásodásból adódó adatvesztés elleni védelmet nyújthatnak. Ebben a cikkben megmutatjuk, hogyan működik pontosan a RAID, valamint azt is, hogy a modern otthoni NAS-ok esetében kiválasztható RAID módok milyen előnyökkel (és hátrányokkal) rendelkeznek.

A RAID működésének alapjai

A RAID eredetileg a Redundant Array of Independent Disks szavak rövidítése, ami annyit tesz: különálló lemezek redundáns tömbje. Az SSD-k elterjedése miatt a Disks helyett ma már inkább a Drives szó használatos, de a lényegen ez nem változtat: a RAID működésének alapját az jelenti, hogy több fizikai adathordozót egy logikai egységként, egy tárhelyként kezelünk. Ebből rögtön következik, hogy a RAID egyik előnye a nagyobb adatátviteli sebesség, a tárhelyre kerülő adatokat ügyesen elosztva azonban – és sokszor ez a fontosabb – az adatbiztonság is növelhető. A RAID lehet szoftveres és hardveres egyaránt; előbbi esetben a logikai vezérlést szoftver (akár maga az operációs rendszer), utóbbi esetben pedig direkt erre a feladatra tervezett chip végzi.

JBOD

A NAS-ok (és a RAID vezérlők) többsége ezt az üzemmódot is támogatja, noha a szó szoros értelmében a JBOD nem RAID konfiguráció. Itt arról van szó, hogy a vezérlés egymáshoz fűzi a meghajtókat, és amikor az első betelt közülük, az adatok írása egyszerűen csak folytatódik a következő adattárolón. A JBOD egyetlen kézzel fogható előnye az, hogy két vagy több adattároló egyetlen logikai egységként látszik; pluszt a sebesség vagy az adatbiztonság terén ettől a megoldástól nem várhatsz.

RAID 0

Stripe. Ehhez a RAID módhoz legalább két adattároló szükséges. Az adatokat a vezérlő egyenlő darabokra szétválasztva osztja el az adattárolók között. Mivel a hozzáférés RAID tömbök esetében mindig párhuzamosan történik, az írási és olvasási műveletek sebessége két meghajtó esetén kétszerese, három meghajtó esetén háromszorosa (stb.) az egy adattárolóval elérhető adatátviteli tempóhoz képest. A RAID 0 nem hibatűrő, ha bármelyik meghajtó meghibásodik, akkor a teljes adatmennyiség elvész. A RAID 0 népszerűsége elsősorban abból eredt, hogy az adatátviteli sebességet látványosan tudta növelni – manapság ennek már kisebb a jelenetősége otthoni körülmények között, mert inkább a hálózati infrastruktúra a szűk keresztmetszet. Illetve azért is, mert ha a sebesség az első, akkor HDD helyett egy SSD választása is megoldást jelent.

Elönyök:
• A leggyorsabb írási és olvasási sebesség
• Nagy tárkapacitás
• Költséghatékony

Hátrányok:
• Nincs redundancia, vagyis a konfiguráció nem hibatűrő

RAID 1

Mirroring. A tükrözés nevéből is adódóan azt jelenti, hogy a két meghajtóra pontosan ugyanazok az információk kerülnek. Ebben az esetben a cél a biztonság növelése; ha bármelyik adattároló meghibásodik a kettőből, akkor a másikról az adatok továbbra is elérhetők. A meghibásodott meghajtó cseréjét viszont lehetőleg azonnal el kell végezni, mert amíg csak egy HDD/SSD üzemel, a hibatűrés nem biztosított. Cserébe ebben az esetben a sebességbeli előnyt fel kell adni. A RAID 1-et két HDD-vel szokás használni, de elvi akadálya nincs annak, hogy három vagy több meghajtó vegyen részt a tömbalkotásban.

Elönyök:
• Hibatűrő – egy adattároló kiesése esetén

Hátrányok:
• Lassú írási és olvasási sebesség
• Drága
• A duplikációból adódó magas tárhely veszteség

RAID 5

Stripe with Distributed Parity. A RAID 5 a RAID 0-hoz hasonlóan a meghajtókon elosztva tárolja az adatokat, viszont paritás információt is használ, ami bármely adattároló kiesése esetén biztosítja az információk visszaállításának lehetőségét. RAID 5 tömbhöz legalább három meghajtó szükséges. A RAID 5 a paritás információkat nem egy dedikált adattárolón helyezi el, hanem szintén elosztva – de az adatigény ettől függetlenül az egyik adattároló teljes kapacitásával egyenlő. Azaz például négy darab 4 TB-os HDD-vel a hasznos kapacitás három HDD kapacitása, 12 TB lesz, a fennmaradó 4 TB pedig a paritás információka tárolja. Meghibásodás esetén lehetőleg azonnal gondoskodni kell a már nem működő hardver cseréjéről, mert egy második leállás már adatvesztéssel jár.

Elönyök:
• Gyors írási és olvasási sebesség
• Hibatűrő – egy adattároló kiesése esetén

Hátrányok:
• Csak egy meghajtó meghibásodását viseli el
• Magas költség
• Mérsékelt tárhely veszteség

RAID 6

Stripe with Double Distributed Parity. A RAID 6 a RAID 5-höz hasonlóan működik azzal a különbséggel, hogy a vezérlő kétféle paritásinformációt is számol, ez pedig a hibatűrést javítja: egy RAID 6 tömb akár két meghajtó egyidejű meghibásodása esetén is működőképes marad. Legalább négy adattároló szükséges, a paritás információk két meghajtó teljes kapacitását elfoglalják. Azaz például négy darab 4 TB-os HDD-vel a hasznos kapacitás két HDD kapacitása, 8 TB lesz, további 8 TB pedig a paritás információkat tárolja. Egy adattároló meghibásodása esetén a RAID 6 tömb továbbra is hibatűrő, ha viszont két meghajtó is felmondja a szolgálatot, legalább az egyiket lehetőleg azonnal cserélni kell, mert egy újabb probléma már adatvesztést okoz.

Elönyök:
• Gyors írási és olvasási sebesség
• Hibatűrő – egy vagy két adattároló kiesése esetén

Hátrányok:
• Magas költség
• Fokozott tárhely veszteség

RAID 10

Ezt a konfigurációt négy meghajtóval lehet használni; a vezérlés két-két meghajtóval két darab RAID 0 tömböt hoz létre, majd azokat tükrözi. Drága megoldás, viszont jó hibatűréssel rendelkezik (egy meghajtó meghibásodását vagy azonos RAID 0 tömbben mindkét adattároló meghibásodását elviseli) amellett, hogy gyors adatelérést tesz lehetővé.

Elönyök:
• Gyors írási és olvasási sebesség
• Hibatűrő – egy vagy két adattároló kiesése esetén

Hátrányok:
• Magas költség
• Magas tárhely veszteség

További tudnivalók

A RAID 0, 1, 5, 6 és 10 módokban közös, hogy azonos méretű adattárolókat kell – vagy legalábbis célszerű – használni. Mégpedig azért, mert a működési elvből következik, hogy a vezérlés mindig egyszerre nyúl az összes adathordozóhoz, ezért mindig a tömbben részt vevő legkisebb kapacitású adattároló mérete az irányadó. Ha például 2 és 4 TB-os HDD-k alkotnak egy tömböt, a 4 TB-os HDD-k esetében is csak 2 TB lesz a hasznos terület, az afeletti 2 TB egyszerűen elvész.

A RAID esetében általános megkötés az is, hogy egy meghajtó csak egy RAID tömb része lehet.

Kivéve, ha…

A fenti szabályok alól azért van két kivétel. Az egyik csak az alaplapok integrált RAID vezérlője esetén érvényes: mind az Intel mind az AMD vezérlőchipjei lehetőséget adnak arra, hogy egy meghajtó kettő tömb része legyen; ez azért jó, mert például két 4 TB-os HDD-vel kialakítható egy 1 TB-os RAID 1 és egy 6 TB-os RAID 0 tömb, ami jó kompromisszum az adatbiztonsági igények és az alacsony tárhely veszteség között.

A másik téma már érdekesebb, ez a Synology NAS-okat érinti. A tajvani gyártó eszközei a fenti RAID konfigurációk mellett az SHR-t is támogatják; ez a Synology Hybrid RAID, amely az elérhető tárhely okos szegmentálásával eltérő kapacitású HDD-k esetén is biztosítja közel a teljes kapacitás kihasználását úgy, hogy mellett még a hibatűrés is biztosított.

Van, amire a RAID nem válasz

Végezetül nagyon fontosnak tartjuk kiemelni azt, hogy a RAID „csak” egy hibatűrő rendszer. Arra tervezték, hogy a hardver meghibásodásából adódó adatvesztést megelőzze. Az viszont, hogy az adatainkat RAID 1, RAID 5 vagy RAID 6 tömbön tároljuk, még nem egyenlő azzal, hogy biztonsági mentést is készítettünk. A RAID a felhasználói hibák (például véletlen törlés, felülírás, stb.) ellen nem véd, illetve gondot jelenthet az is, ha valamilyen oknál fogva egyszerre több adattároló válik használhatatlanná. Egy villámcsapásból adódó áramtüske például akár minden adattárolót taccsra tehet egyszerre – illetve az áramszünet sem feltétlen tesz jót a HDD-knek. E két utóbbi dolog ellen szünetmentes tápegységgel lehet, és kell is védekezni: egy három vagy négy HDD-vel felszerelt NAS árához képest a szünetmentes tápegység már nem tétel!