Šta je RAID i zašto je važan za servere

Šta je RAID

RAID je skraćenica za Redundant Array of Independent Disks što u prevodu znači redundantni niz nezavisnih diskova. RAID je tehnologija koja kombinuje više fizičkih diskova u jednu logičku jedinicu radi poboljšanja performansi, povećanja kapaciteta ili obezbjeđivanja redundanse podataka ili kombinacije ovih ciljeva. RAID je ključna tehnologija za servere jer obezbjeđuje kontinuitet rada čak i kada jedan ili više diskova otkaže što je u hosting okruženju od izuzetnog značaja jer downtime znači gubitak prihoda i reputacije.

Koncept RAID-a datira iz 1988. godine kada su istraživači na Univerzitetu Berkli predložili korišćenje više jeftinih diskova umjesto jednog skupog diska za poboljšanje pouzdanosti i performansi. Od tada je RAID evoluirao i danas je standard u serverskoj infrastrukturi. Razumijevanje RAID nivoa je važno za svakog ko upravlja serverom ili bira hosting jer direktno utiče na bezbjednost podataka i performanse sajta.

RAID 0 - Striping

Kako funkcioniše

RAID 0 dijeli podatke ravnomerno na dva ili više diskova bez ikakve redundanse. Kada se fajl zapisuje podaci se dijele na blokove koji se naizmenično upisuju na različite diskove. Ovaj proces se naziva striping jer se podaci rasipaju u trakama preko svih diskova u nizu. Na primjer fajl od 100 megabajta na dva diska bi bio podeljen tako da prvi disk čuva blokove 1, 3, 5 a drugi blokove 2, 4, 6 čime se postiže paralelno čitanje i pisanje.

Prednosti i mane

Glavna prednost RAID 0 je značajno poboljšanje performansi jer se operacije čitanja i pisanja distribuiraju na više diskova istovremeno. Dva diska u RAID 0 teorijski pružaju dvostruko brže čitanje i pisanje u odnosu na jedan disk. Ukupan kapacitet je zbir svih diskova pa dva diska od po jedan terabajt daju dva terabajta korisnog prostora. Međutim RAID 0 nema nikakvu redundansu što znači da ako bilo koji disk otkaže svi podaci su nepovratno izgubljeni. Zapravo pouzdanost RAID 0 je niža od jednog diska jer otkaz bilo kog diska u nizu uništava sve podatke. Iz tog razloga RAID 0 se nikada ne koristi za produkcijske servere ili hosting jer je rizik od gubitka podataka neprihvatljiv.

RAID 1 - Mirroring

Kako funkcioniše

RAID 1 kreira identičnu kopiju podataka na dva ili više diskova u procesu koji se naziva mirroring ili ogledanje. Svaki podatak koji se zapiše na prvi disk istovremeno se zapisuje i na drugi disk. Ako jedan disk otkaže drugi disk sadrži kompletnu kopiju svih podataka i sistem nastavlja da radi bez prekida. Kada se neispravan disk zamijeni novim, sistem automatski rekonstruiše kopiju podataka na novom disku u procesu koji se naziva rebuild.

Prednosti i mane

RAID 1 pruža odličnu redundansu jer sistem može da preživi otkaz jednog diska bez gubitka podataka i bez prekida rada. Performanse čitanja su poboljšane jer se podaci mogu čitati sa oba diska istovremeno ali performanse pisanja su iste ili nešto niže od jednog diska jer se svaki podatak mora zapisati dva puta. Glavni nedostatak je gubitak kapaciteta jer se koristi samo polovina ukupnog kapaciteta diskova. Dva diska od po jedan terabajt u RAID 1 daju samo jedan terabajt korisnog prostora. RAID 1 je odličan izbor za sistem diskove servera i za manje setupe gdje je redundansa prioritet.

RAID 5 - Striping sa paritetom

Kako funkcioniše

RAID 5 kombinuje striping sa distribuiranim paritetom i zahteva minimum tri diska. Podaci se dijele na blokove i distribuiraju na sve diskove u nizu zajedno sa paritetnim informacijama. Paritet je matematički izračunat blok koji omogućava rekonstrukciju podataka ako jedan disk otkaže. Paritetni blokovi su ravnomerno distribuirani na sve diskove umjesto da budu koncentrisani na jednom disku što eliminiše usko grlo kod pisanja. Kada jedan disk otkaže sistem koristi preostale podatke i paritetne informacije da rekonstruiše izgubljene podatke.

Prednosti i mane

RAID 5 nudi dobar balans između performansi, kapaciteta i redundanse. Korisni kapacitet je N minus 1 diskova gdje je N ukupan broj diskova, tako da pet diskova od po jedan terabajt pruža četiri terabajta korisnog prostora sa jednim terabajt prostora utrošenim na paritet. Performanse čitanja su odlične jer se podaci čitaju sa više diskova paralelno. Sistem može preživeti otkaz jednog diska ali ne dva jer bi gubitak drugog diska pre završetka rebuild procesa doveo do gubitka svih podataka. Rebuild proces na velikim diskovima može trajati satima ili čak danima tokom kojih je niz ranjiv. Zato se RAID 5 smatra manje sigurnim za velike diskove modernog kapaciteta.

RAID 6 - Striping sa dvostrukim paritetom

Kako funkcioniše

RAID 6 je proširenje RAID 5 koje koristi dva nezavisna paritetna bloka umjesto jednog i zahteva minimum četiri diska. Dva različita algoritma za izračunavanje pariteta obezbjeđuju da sistem može preživeti istovremeni otkaz dva diska bez gubitka podataka. Ovo je značajno poboljšanje u odnosu na RAID 5 jer eliminiše ranjivost tokom rebuild procesa. Ako jedan disk otkaže i drugi disk otkaže pre nego što se rebuild završi podaci su i dalje sigurni jer dva paritetna bloka omogućavaju rekonstrukciju.

Prednosti i mane

RAID 6 pruža najviši nivo redundanse među standardnim RAID nivoima sa sposobnošću da preživi otkaz dva diska istovremeno. Korisni kapacitet je N minus 2 diskova tako da šest diskova od po jedan terabajt pruža četiri terabajta korisnog prostora. Performanse čitanja su slične RAID 5 ali performanse pisanja su niže jer se moraju izračunati i zapisati dva paritetna bloka za svaku operaciju pisanja. RAID 6 je preporučen za velike nizove sa diskovima velikog kapaciteta gdje je vjerovatnoća otkaza drugog diska tokom rebuild-a značajna i gdje je gubitak podataka neprihvatljiv.

RAID 10 - Kombinacija mirroring-a i striping-a

Kako funkcioniše

RAID 10 kombinuje RAID 1 mirroring i RAID 0 striping zahtevajući minimum četiri diska. Diskovi se prvo kombinuju u parove koji se ogledaju kao RAID 1 a zatim se ti parovi kombinuju u RAID 0 stripe. Na primjer sa četiri diska diskovi 1 i 2 su ogledalo i diskovi 3 i 4 su ogledalo a podaci se stripe-uju između ova dva ogledala. Ovo znači da svaki podatak postoji u dvije kopije na različitim diskovima i da se operacije čitanja i pisanja paralelizuju.

Prednosti i mane

RAID 10 nudi najbolje performanse od svih RAID nivoa sa redundansom jer kombinuje brzinu striping-a sa sigurnošću mirroring-a. Performanse čitanja i pisanja su odlične jer se operacije distribuiraju na više diskova. Sistem može preživeti otkaz jednog diska u svakom ogledanom paru bez gubitka podataka. Rebuild je brz jer se kopira samo sadržaj jednog diska umjesto rekonstrukcije putem pariteta. Glavni nedostatak je gubitak polovine kapaciteta kao kod RAID 1 tako da četiri diska od po jedan terabajt pružaju dva terabajta korisnog prostora. RAID 10 je preferiran za baze podataka i aplikacije sa intenzivnim pisanjem gdje su performanse kritične.

RAID u kontekstu hostinga

Kako hosting provajderi koriste RAID

Profesionalni hosting provajderi koriste RAID na svim serverima da bi obezbijedili pouzdanost i performanse. Serveri za web hosting obično koriste RAID 1 za sistemske diskove i RAID 5 ili RAID 6 za storage diskove sa korisničkim podacima. Serveri za baze podataka preferiraju RAID 10 zbog superiornih performansi pisanja. Moderni hosting sa SSD diskovima dodatno poboljšava performanse jer SSD-ovi imaju znatno brže vrijeme pristupa i veći throughput od mehaničkih diskova.

RAID nije zamjena za backup

Kritično je razumjeti da RAID nije backup. RAID štiti od hardverskog otkaza diska ali ne štiti od slučajnog brisanja fajlova, korupcije podataka, virusnog napada, softverskih grešaka ili katastrofa poput požara ili poplave. Ako slučajno obrišete fajl RAID će poslušno obrisati kopiju na svim diskovima u nizu. Ako ransomware šifruje podatke RAID će šifrirati kopije na svim diskovima. Zato je redovan backup na odvojenu lokaciju neophodan bez obzira na RAID konfiguraciju. Idealna strategija je RAID za visoku dostupnost plus backup za zaštitu od gubitka podataka.

Hardware vs Software RAID

Hardware RAID koristi namjenski RAID kontroler sa sopstvenim procesorom i memorijom za upravljanje nizom diskova. Prednosti su bolje performanse jer RAID operacije ne opterećuju glavni procesor servera, podrška za napredne funkcije poput hot-swap zamjene diskova bez gašenja i battery-backed write cache koji štiti podatke u slučaju nestanka struje. Software RAID koristi procesor i operativni sistem za upravljanje RAID-om što je jeftinija opcija ali sa nižim performansama. Linux mdadm je popularan software RAID alat. Za hosting servere hardware RAID je preporučen jer pruža pouzdanije performanse pod opterećenjem.

Zaključak

RAID tehnologija je osnova pouzdanog hosting servera koja obezbjeđuje da otkaz jednog ili više diskova ne dovede do gubitka podataka ili prekida usluge. RAID 1 je idealan za manje setupe sa dva diska, RAID 5 nudi dobar balans za srednje nizove, RAID 6 pruža dodatnu sigurnost za velike nizove a RAID 10 daje najbolje performanse sa redundansom za zahtevne aplikacije. Na BeoHosting-u svi naši serveri koriste RAID konfiguracije sa SSD diskovima i redovnim backup-ima što obezbjeđuje maksimalnu pouzdanost, brzinu i sigurnost podataka za vaš sajt.