Til hovedinnhold
GuideRAID: Redundant Array of Independent Disks

La diskene samarbeide for å gi deg bedre ytelse eller bedre sikkerhet

Vi forklarer deg hvorfor RAID er lurt, og hvordan du setter det opp.

Introduksjon til RAID

I løpet av det siste tiåret har RAID gått fra å være en teknologi nesten utelukkende brukt av bedrifter og entusiaster, til å bli enkelt å sette opp for hjemmebrukere på NAS-er, stasjonære datamaskiner og til og med bærbare datamaskiner.

Foto: Shutterstock

RAID står står originalt for Redundant Array of Inexpensive Disks, men I-en i RAID er nå som oftest erstattet med Independent ettersom diskene ikke alltid er billige. Konseptet med RAID er egentlig veldig enkelt: Ved at flere disker samarbeider i lag er det mulig å skape en logisk disk som har økt ytelse eller redundans – altså at informasjon ligger lagret flere steder, slik at risikoen for å miste data er mindre.

Redundans og ytelse

Avhengig av hvordan disse diskene samarbeider, vil den logiske disken få ulike egenskaper. Det finnes mange varianter av RAID, men de to mulige fordelene – økt ytelse og redundans – kan enkelt demonstreres med RAID-variantene RAID 0 og RAID 1.

Settes for eksempel to disker i RAID 0-oppsett, skrives halvparten av datamengden til hver disk. Skal du lagre en fil på 50 MB vil da 25 MB skrives til hver disk, og operasjonen vil ta omtrent halvparten av tiden. Dette er en ganske genial måte å øke diskytelsen på, og kapasiteten på den logiske disken er lik summen av de individuelle diskene i oppsettet, så du mister ingen lagringsplsas. Ulempen er at hvis den ene disken ryker, så mister du filene som lå lagret på begge. RAID 0 er derfor ikke egnet til å huse filer du ikke vil miste, men kan være greit til for eksempel operativsystem, programmer og spill som du kan installere på nytt om noe skulle gå galt.

Den andre fordelen, redundans, betyr at filene på den logiske disken forblir intakt eller kan rekonstrueres selv om det feiler en disk i oppsettet. Hvor mange disker som kan feile, avhenger av RAID-varianten og hvor mange disker du har i oppsettet. I et RAID 1-oppsett vil alle filene kopieres til alle de individuelle diskene, så om du har fem disker i et oppsett kan fire disker ryke uten at du mister noen filer. Ulempen er naturlig nok at du kun kan ta i bruk kapasiteten til én av diskene i RAID 1-arrayet, og du får heller ingen ytelsesøkning.

De vanligste RAID-nivåene

Forskjellige typer RAID gir forskjellige fordeler, og har ulike krav. For hjemmebrukere er det RAID 0, 1 og 5 som er mest aktuelle – eller kombinasjoner av disse. Under ser du en tabell over hvilken kapasitet, ytelse og redundans du får med hver RAID-type.

NivåRAID 0RAID 1RAID 5RAID 6
NavnStripingMirroringParityParity
KapasitetSummen av diskeneÉn diskSummen av diskene minus én diskSummen av diskene minus to disker
LeseytelseSummen av diskeneSummen av hver diskeneSummen av diskene minus én diskSummen av diskene minus to disker
SkriveytelseSummen av diskeneÉn diskSummen av diskene minus én diskSummen av diskene minus to disker
Minimum antall disker2234
RedundansIngenAlle disker unntatt én kan feileÉn disk kan feileTo disker kan feile

RAID-varianter kan kombineres

Det er mulig å kombinere flere typer RAID ved å lage et array av et array, det vil si et Nested RAID-oppsett. RAID 1+0, ofte kalt RAID 10, består av et RAID 0-array av to eller flere RAID 1-array. Ved å bruke fire disker i et slikt oppsett får du kapasiteten og ytelsen til to disker sammenlagt, men du kan miste én disk i hvert array uten at noen filer går tapt. På tilsvarende måte kan RAID 0 og 5 kombineres til RAID 5+0 eller 0+5.

RAID.

Paritet krever prosessorkraft

RAID 1, 5 og 6 lagrer redundant informasjon, som sikrer deg mot datatap en disk feiler. Med RAID 5 og 6 regnes det ut paritetsdata som spres jevnt ut over diskene, og som kan brukes til å gjenopprette tapt informasjon. Hvis den første disken i RAID 5-arrayet i bildet over feiler, så kan A1 regnes ut ved hjelp av A2, A3 og Ap. RAID 5 bruker XOR-operatoren for å regne ut paritetsdataen. XOR-operatoren gir 1 når den har et odde antall 1-ere som inngangsverdier og 0 ellers. Hvis A1, A2 og A3 i utgangspunktet var 0, 1, 1 på disken, ville Ap blitt regnet ut til å få verdien 0 ettersom antall 1-ere er partall. Hvis den første disken ryker, kan vi bruke denne operasjonen baklengs og regne ut at det må være en 0-er i posisjon A1. RAID 6 fungerer etter samme prinsipp, men bruker en mer avansert operator.

Hver gang du lagrer data til et RAID 5 eller 6-array, må paritetsdataen regnes ut. Med Hardware-RAID gjøres denne utregningen på selve kortet, men ellers er det prosessoren som tar seg av oppgaven. En nyere prosessor er såpass rask at den vil ikke få merkbar belastning i de fleste tilfeller, men skriveytelsen til diskene vil ligge litt under den teoretiske maksgrensen.

Redundans er ikke sikkerhetskopiering

Det kan være en lur idé å ha verdifulle filer lagret i et RAID-array med redundans, men det er ikke nødvendigvis en erstatning for sikkerhetskopiering. Med et RAID-array vil diskene få umiddelbare oppdateringer fra hverandre, i motsetning til sikkerhetskopiering hvor oppdateringen er styrt av brukeren eller satt til å kjøre på bestemte tidspunkt. Får du skadelig programvare på én av diskene i et RAID 1-array, vil denne automatisk kopieres til de andre diskene. Skulle du slette filer med en feiltakelse vil også disse endringene være umiddelbare.

Redundans sikrer mot diskkrasj, men sikkerhetskopiering er en bedre metode for å sikre mot brukerfeil. Serversystemer med viktig data bruker gjerne begge metoder, det vil si at de sikkerhetskopierer redundante RAID-array. I tillegg kan sikkerhetskopien oppbevares på et annet sted, som gjør at filene også er sikret mot brann, tyveri og lynnedslag.

Implementasjoner av RAID

Når du lager et RAID-array, så er det noen som må ta på seg oppgaven med å opprette arrayet, presentere det som én logisk disk til operativsystemet, og sørge for at riktig data skrives til riktig disk. Dette kan implementeres enten på programvare-nivå eller på maskinvare-nivå – og hvordan dette er gjort vil si noe for ytelsen, hvordan du i praksis skal lage arrayet, og hvor enkelt det er å fikse hvis noe går galt.

Software RAID

Software RAID i Mac OS X.

Data som skrives til et RAID-array, må fordeles ut over diskene og eventuell paritetsdata må regnes ut. Med et Software RAID er dette implementert i operativsystemet – som for eksempel Lagringsplass i Windows eller mdadm i Linux – eller direkte i filsystemet, som med ZFS og Btrfs. Dette krever ingen RAID-kontroller, og alle utregninger gjøres av prosessoren. RAID-variantene 0, 1 og kombinasjoner av disse krever nesten ingen prosessorkraft, og ytelsen vil som regel være like god som Hardware RAID. Paritetsarray, det vil si RAID 5 og 6, har som regel dårligere ytelse med Software RAID enn med Hardware RAID, men dette vil være ganske situasjonsavhengig.

En svært stor fordel med Software RAID er at arrayet ikke er avhengig av spesiell maskinvare. Hvis arrayet skulle feile, kan du bygge det opp på hvilken som helst maskin som har samme programvare installert. Da arrayet håndteres etter at operativsystemet har startet, er det ikke mulig å laste forskjellige operativsystem fra samme array – det vil si multiboot – da må du bruke Firmware RAID eller Hardware RAID.

Firmware RAID

Firmware RAID på et hovedkort.

Firmware RAID, ofte kalt Fake RAID, er typen som tilbys av hovedkort og billige RAID-kort. Disse kortene har ikke egen RAID-kontroller, men en vanlig diskkontroller med RAID-støtte i firmware. Dette betyr at firmwaren kan presentere arrayet som én logisk disk til operativsystemet, og at tredjeparts drivere tar over kontrollen over arrayet etter at operativsystemet har lastet.

På denne måten er det mulig å ha både Windows og Linux i multiboot på samme RAID-array, gitt at kontrolleren har drivere som støttes i begge operativsystemene. Dette er egentlig eneste den eneste grunnen til å bruke Firmware RAID – ytelsen er ofte dårligere enn ren Software RAID, og det er vanskeligere å sette opp. I tillegg er RAID-arrayet bundet til kontrollerkortet. Hvis hovedkortet eller RAID-kortet går i stykker, må det erstattes med et nytt kort med kompatibelt kontrollerkort. I værste tilfelle må du skaffe et identisk hovedkort eller RAID-kort. Av samme grunn er det også umulig å flytte arrayet til en annen PC med ulikt kontrollerkort.

I likhet med vanlig Software RAID kjører alle regneoperasjoner på prosessoren. Vi anbefaler at du holder deg til ren Software RAID om mulig, og kun bruker Firmware RAID hvis du skal ha flere operativsystemer på samme array.

Hardware RAID

Hardware RAID fra LSI.

Ekspansjonskort med egen prosessor og eget minne, går under betegnelsen Hardware RAID og et slikt kort koster gjerne mange tusen kroner. Komponentene på kortet tar fullt ansvar for arrayet, og operativsystemet som kjører på toppen trenger ingen drivere for RAID-kortet. Alle paritetsutrengninger gjøres på kontrollerkortet, og prosessoren får ingen last av arrayet. Derfor har Hardware RAID som regel bedre ytelse enn de andre alternativene. I tillegg har kortene ofte en del ekstrafunksjoner som kan være nyttige for store array og bruksområder hvor oppetid er viktig.

Hvis en disk filer i et reduntant array, kan du bytte ut disken uten å slå av systemet, og kontrollerkortet sørger for å kopiere data inn på den nye disken. Dette kalles hot-swapping, og kan være spesielt greit på servere hvor du vil gjøre alt for å ha serveren kjørende.

Du kan også flytte RAID-kortet og diskene til en annen maskin uten å måtte sette opp arrayet på nytt, men hvis kortet feiler må du få tak i et kompatibelt kort. De fleste store produsenter av skikkelige RAID-kort har bakoverkompatible kort, så det er mulig å kjøpe et nytt kort av samme merke og bruke dette til arrayet.

Hardware RAID er definitivt den beste løsningen, men for de fleste hjemmebrukere vil det nok ikke være verdt investeringen.

Oppsett av RAID i Windows

I Windows 8 og 8.1 er det innebygd programvare for å lage software RAID, under navnet Storage Spaces eller Lagringsplass. Her kan du sette opp RAID-array av typen 0, 1 og 5, og hele prosessen er veldig enkel og oversiktlig.

Det første du må gjøre er å starte opp Lagringsplass fra kontrollpanelet.

Deretter velger du diskene du vil ha i RAID-arrayet. Skal du lage et array med redundans, er det en stor fordel at diskene har lik kapasitet. Den totale kapasiteten på arrayet blir begrenset av den minste disken, så om du setter opp et RAID 1-array med én disk på 2 TB og én disk på 1 TB vil du få én logisk disk på 1 TB. Denne restriksjonen gjelder også for array med paritet, men ikke for RAID 0-array – der kan du nytte all kapasitet.

Nå kan du velge navn, stasjonsbokstav og hvilken RAID-type du vil bruke på arrayet. Enkel (ingen robusthet) tilsvarer RAID 0, Toveis speiling tilsvarer RAID 1 og Paritet tilsvarer RAID 5. Treveis speiling har ingen motpart i vanlige RAID-nivå, men krever minst 5 disker og gir redundans mot 2 samtidige diskkrasj.

Det er også mulig å lage et array med større kapasitet enn hva diskene faktisk tilbyr. Dette kalles thin provisioning og gjør det enklere å legge til ekstra disker i arrayet i ettertid, men du får naturligvis ikke brukt den ekstra kapasiteten før du faktisk har satt inn tilstrekkelig med disker.

Det er verdt å merke seg at Windows Lagringsplass er ikke beregnet for å lage array med systemdisken. For å ha et RAID-array med Windows installert, må du bruke Firmware RAID eller Hardware RAID.

Når du da har laget arrayet, vil det dukke opp i Utforsker som en enkel disk. Nå kan du nyte sikkerheten eller ytelsen til ditt nye RAID-array! Hvis du ønsker flere konfigurasjonsmuligheter, kan du ta en titt på tredjeparts programmer som Drive Bender og DrivePool. Disse koster penger, men er likevel en mye billigere investering enn et RAID-kort.

(Kilder: Wikipedia - RAID, Adaptec - Hardware RAID vs. Software RAID)

Les også
Western Digital Red 6 TB NAS: For deg med voldsomme lagringsbehov
Les også
Denne harddisken bør du styre unna
Les også
Nå skal lynraske SSD-er utnyttes for å gjøre nettjenester raskere
Les også
Disse maskinene leverer Tek-nettverket til deg
Les også
Ti kart som viser deg hvor gigantisk Internett er
Les også
Med dette ble verdens første webside til
annonse