Få raskere PC med RAID

Vegar Jansen

6. april 2011, 21:30

Lagre artikkel

Harddisker har blitt relativt rimelige de siste årene, og behovet for stadig mer lagringplass og bedre ytelse gjør at du før eller siden kommer borti begrepet RAID. Denne teknologien, som i lang tid har vært i bruk i profesjonelle IT-miljøer, er nå nemlig på full fart inn i de tusen hjem både via hjemmeserveren og PC-en på gutterommet.

Et RAID er enkelt forklart et oppsett der flere harddisker samarbeider. Filer og data skrives til og leses fra flere forskjellige disker, mens det for datamaskinen fremstår som kun en disk. I praksis kan dette gi deg bedre disk og/eller ekstra sikkerhet for dine data i forhold til det å kun bruke en harddisk.

Sikkerhetsaspektet i RAID er det bokstaven R – altså redundans – som står for. Det vil si at data på en eller annen måte lagres på to eller flere harddisker samtidig. Dette gir en toleranse for feil som gjør at en eller flere disker kan havarere uten at verdifulle data går tapt.

I tillegg til dette vil det å kunne skrive til og lese fra flere disker samtidig bety at ytelsen ikke begrenses til den enkelte harddisken. Dette vil i mange tilfeller bety langt bedre diskytelse.

Av harddisker i RAID kan man bruke alle typer og alle størrelser, men gamle (trege) og små harddisker vil normalt sett begrense kapasitet og ytelse. Det er derfor vanlig å bruke to eller flere identiske harddisker i et skikkelig oppsett.

I tillegg trenger du en RAID-kontroller. Det er maskinvaren som lar datamaskinen tolke et oppsett av flere disker som en enhet. RAID-kontrolleren kan være i form av et tilleggskort i PC-en, men det er også en god mulighet for at du har en allerede. På mange nyere hovedkort finner du dem nemlig integrert i den vanlige kontrolleren til harddiskene.

Nøyaktig hva RAID står for er det forresten litt uenighet om. Noen mener Redundant Array of Inexpensive Disks, mens andre vil si Independent Disks. Men det forandrer uansett ikke på hva det faktisk er.

Det er flere typer RAID å velge mellom, alt ettersom du fokuserer på ytelse eller sikkerhet. De forskjellige variantene eller nivåer er nummerert, og for vanlig bruk er det nok 0 (null), 1 og 5 som er mest utbredt. RAID 6 er heller ikke lenger uvanlig. Forskjellige typer RAID kan i tillegg kombineres (nøstes).

I tabellene under får du en rask oversikt over de vanligste RAID-nivåene.

Det skal også nevnes at mange RAID-kontrollere også lar deg også sette opp flere disker under samme stasjonsbokstav, uten forbedringer i ytelse eller sikkerhet. Dette kalles gjerne JBOD, som er kort for Just a Bunch Of Disks.

Over de neste sidene skal vi gå gjennom de vanligste RAID-variantene, se på hvordan et oppsett kan gjøres i praksis, og til slutt kikke på hva det kan bety for ytelsen.

RAID 0 – kun ytelse:
Denne varianten har null redundans og kunne like gjerne blitt kalt AID. Hva RAID 0 har til felles med ekte RAID er den sprer data jevnt utover de enkelte diskene, også kjent som "striping". Skriver du for eksempel en fil på 300 megabyte til et RAID 0 på 3 harddisker, vil det fordele seg med omtrent 100 MB på hver av dem. Lese- og skriveytelsen vil kunne gå opp, ettersom du ikke er begrenset av ytelsen til en enkelt disk.

Men i eksempelet over snakker vi heller ikke om å tredoble ytelsen. Faktisk er det vanskelig å spå hvor mye det er å vinne på denne typen RAID. Faktorer som spiller inn er kvaliteten på kontrolleren, type og antall harddisker og hva slags filer det er snakk om. Fordi aksesstiden (tiden det tar fra datamaskinen spør etter data til den begynner å motta filene) ikke går ned, vil nemlig ytelsesøkningen merkes best ved lesing og skriving av store filer.

I stedet for å bruke konvensjonelle harddisker i RAID 0 som systemdisk, vil det derfor ofte være et bedre alternativ å gå for en løsning som gir langt lavere aksesstid, som en SSD. Selvfølgelig, å sette flere SSD-er i et RAID 0 er også mulig, og er du ute etter best mulig ytelse er det veien å gå.

Den store ulempen med RAID 0 er at dersom en eneste av diskene RAID-et ryker, vil det føre til at alle filene går tapt. Sjansen for at det skal skje vil naturligvis øke med antall harddisker som brukes.

Sikkerhetskopiering er fra før viktig. I et RAID 0 er det kjempeviktig.

RAID 1: – med oppdatert reservedisk
I et slikt oppsett har alle diskene i RAID-et identisk innhold. Det er også kjent som speiling (eller mirroring på engelsk). Det som skjer på den ene disken skjer også med den andre, og tanken her er at dersom den ene harddisken skulle ta kvelden, er den/de andre disken(e) allid 100 prosent oppdatert med det samme innholdet. Det betyr at arbeidet med dataene kan fortsette uten opphold.

En vanlig misoppfatning er at RAID 1 (eller RAID generelt) er et greit alternativ til backup eller sikkerhetskopiering, noe det på ingen måte er. Hvis du for eksempel sletter feil data eller får et ondsinnet program som ødelegger filer, vil dette skje på alle diskene. Om PC-en dør av lynnedslag eller du får flom i kjelleren vil også alle diskene kunne gå. Kun ved mekanisk feil vil RAID 1 være bra å ha, og da for å sikre minimal nedetid. For de fleste normale hjemmesittere er altså ikke RAID 1 noe stort poeng.

Den store ulempen med RAID 1 er at du naturlig nok "kaster bort" en del diskplass. Plassen du har til rådighet vil tilsvare kapasiteten til den minste disken i RAID-et, uansett hvor mange disker du bruker. Det blir heller ingen ytelsesforbedring på skriving av data. På den annen side får du gjerne bedre ytelse ved lesing, siden data kan hentes fra flere disker samtidig.

RAID 0+1 / 1+0 – i pose og sekk :
Disse er også kjent som RAID 01 og RAID 10, og er i praksis ett RAID inni et annet RAID. Et 0+1-oppsett er stripede disker som blir speilet, mens 1+0 er speilede disker som blir stripet. Normalt sett foretrekkes RAID 1+0, som gir bedre feiltoleranse ved bruk av mange disker.

Men både RAID 01 og 10 gjør det mulig å kombinere ytelsesforbedringen som ligger i RAID 0 med den økte sikkerheten som ligger i RAID 1. Altså får du både i den berømte posen og sekken.

Men det sløser selvfølgelig også bort en del diskplass. Halvparten av harddiskene går jo med til speile den andre halvparten, og det krever et minimum av fire harddisker.

RAID 5: – sikkerhet uten å sløse med plassen
For de som er mer opptatt av sikkerhet enn av ytelse er RAID 5 et populært valg. Dette krever et minimum av tre disker og ofte er brukt i servere og NAS-bokser. Kontroller for RAID 5 finner du gjerne på dyrere hovedkort, men det er heller ikke uvanlig å kjøre RAID 5 som et rent programvare-RAID.

Med RAID 5 stripes data over alle diskene, på samme måte som med RAID 0. Forskjellen er at RAID 5 også legger til såkalte paritetsdata som spres jevnt over alle harddiskene. Disse ekstradataene gjør at all informasjon er intakt og tilgjengelig (riktignok med redusert ytelse) selv om en av harddiskene skulle parkere lese/-skrivehodet for godt. Den ødelagte disken kan byttes ut og RAID-et automatisk "bygges opp" på nytt med data fra de andre harddiskene.

Det går heller ikke med så mye ekstra diskplass i et RAID 5. I praksis vil du kun miste plass tilsvarende en disk til ekstradataene. Et RAID med 6 disker på 1 TB hver vil gi 5 TB lagringsplass med RAID 5, mot 3 TB med RAID 1, 1+0 eller 0+1.

Det er ikke mange ulempene med RAID 5, men skrivehastigheten er ikke alltid av de beste, spesielt ikke med rimeligere kontrollere. En annen svakhet er at RAID-et er svært sårbart mens en skadet disk byttes ut og bygges opp igjen, noe som i verste fall kan ta dagevis med dagens høye kapasiteter.

RAID 6: – når 5 ikke er godt nok
Her er grunntanken den samme som med RAID 5, men med dobbel redundans. Her spres det enda mer paritetsdata rundt på diskene, slik at RAID-et kan takle at to av dem tar kvelden. Som du da kanskje kan gjette betyr det at du også må ofre lagringsplass tilsvarende to av harddiskene.

RAID 6 krever et minimum av fire disker, men blir som regel brukt i større konfigurasjoner.

Som vi har sett over de foregående sidene er det altså to grunner til å bruke RAID. Den ene er redundans, som har med datasikkerhet og oppetid å gjøre. Den andre grunnen er ytelse, der oppsettet tjener på at flere harddisker spiller på lag.

I denne delen av artikkelen skal vi se på hvordan et enkelt RAID kan settes opp, og hva det i praksis kan tilføre en vanlig datamaskin. I vårt tilfelle har vi valgt å gå for RAID 0, ettersom dette har størst fokus på ytelse, og derfor har en virkning som kan måles.

De fleste moderne hovedkort har som nevnt en eller annen form for RAID på diskkontrolleren. Å sette opp dette er ingen heksekunst, men først må du forsikre deg om at dette er slått på i datamaskinens BIOS.

Slik får du tilgang til BIOS

I tillegg må du naturligvis ha to eller flere (ledige) harddisker til å sette opp et RAID på. Du vil alltid være begrenset av harddisken med lavest kapasitet og ytelse, og derfor er det som regel best å bruke disker av samme merke og type (altså identiske spesifikasjoner) for best resultat.

Med RAID slått på i BIOS skal du få opp et ekstra skjermbilde under oppstarten, der du får muligheten til å sette opp et RAID. I vårt tilfelle måtte vi da trykke Ctrl+I for å komme inn i oppsettet, men dette varierer litt.

For selve RAID-oppsettet bør du egentlig bare følge instruksjonene på skjermen. Hvilke harddisker som skal være med og hva slags RAID bør nå være klart.

I tillegg må du velge strip size, som er mengden data som skal skrives sammenhengende på hver av harddiskene i RAID-et. Hva som lønner seg kommer an på bruken. Som en tommelfingerregel er mindre strip size bedre dersom du skal skrive småfiler, mens større strip size gjør det bedre med farten på store filer.

I vårt RAID 0 gikk vi for en strip size på 128 kilobyte, som var standardverdien på Intel-kontrolleren på hovedkortet vi brukte. Her er det fullt mulig å prøve seg litt frem, men merk at du ikke kan forandre på strip size i ettertid uten å slette alle data på RAID-et.

Helt til slutt skal RAID-et "bygges", det vil si klargjøres for bruk. Avhengig av hva slags kontroller og RAID du går for kan dette ta litt tid, men for RAID 0 er det gjerne ikke noen ventetid å snakke om.

Datamaskinen oppfatter nå våre to harddisker på 500 GB som en eneste disk på 1 TB. På neste side skal vi se på hva dette kan bety for ytelsen.

Det vi først og fremst ville se på var hvordan to harddisker i RAID 0 gjorde det i forhold til en enslig harddisk av samme kaliber.

Aller best resultater ville vi fått ved å bruke SSD-er i stedet for tradisjonelle harddisker. En SSD er jo overlegen en snurredisk i ytelse, og er dessuten lydløs. Ulempen er at RAID-et ville kostet mer.

Men i dette tilfellet har vi, som kanskje noen fikk med seg fra forrige side, nøyd oss med å børste støvet av et par klassiske harddisker – ærverdige Samsung SpinPoint T166. De har begge modellbetegnelsen HD501LJ, altså har de en kapasitet på 500 GB hver, med 16 MB cache og en omdreingshastighet på 7200 RPM (rotasjoner per minutt). Denne modellen kom på banen sent i 2006 og fikk meget gode skussmål fra mange brukere og anmeldere.

Sammenligningen har blitt en T166 som enslig harddisk mot to av dem i RAID 0. Selve testene har blitt gjort på to måter. Den ene er i vår testbenk for harddisker, med konvensjonelle syntetiske ytelsestester. Den andre er praktiske forskjeller på noen vanlige operasjoner. For dette installerte vi en jomfruelig utgave av Windows 7 og kjørte tre tester med T166/RAID som systemdisk, for å se hva dette kan bety i innsparte sekunder.

For de syntetiske testene tok vi også med resultatene fra Western Digitals Caviar Black på 2 TB, en moderne modell med fokus på ytelse.

HD Tach er en klassiker, og i burst-testen ser vi en av fordelene med å kunne spre belastningen over to harddisker. Våre to gamle Samsung-disker i RAID legger også en ny Caviar Black ettertrykkelig bak seg.

På visse områder er det ikke noe å hente på RAID, og ett områdene er aksesstiden, altså tiden det tar fra operativsystemet ber om en fil til overføringen av den starter.

Når det gjelder lesing og skriving av store filer kan det derimot være en del å hente. To T166 i tandem gjør det som vi ser langt bedre enn bare en.

HD Tach sin måling av lese- og skriveytelsen over hele disken. De to øverste grafene tilhører RAID-et.

IOPS (Input/Output Operations Per Second) sier mye om hvordan en harddisk vil klare seg i et miljø der både lesing og skriving er hyppig og sporadisk – typisk som systemdisk. Også her er det tydelige fordeler ved to disker i RAID 0.

Lese- og skrivetesten gjøres med en datablokksstørrelse på 64 kilobit, og blir sånn sett en helt annen test enn med HD Tach, som bruker andre filstørrelser. Dette fører til at vi får et annet resultat her.

I tillegg til programmer som tester med tørre tall, sjekket vi også hvordan diskene klarte seg i mer sammensatte tester. Herunder brukte vi PCMark Vantage, som skal simulere en del diskoperasjoner innen forskjellig bruk.

Vantage legger RAID-et foran den enslige disken, men fremdeles er det langt igjen opp til Caviar Black. I grafen under kan du se hvordan den målte hastighetene på forskjellige oppgaver i denne testen. Tallene er oppgitt i MB/s.

Litt overraskende var det at den enslige harddisken vår la seg foran RAID-et i de tre første deltestene. Forklaringen kan være at Vantage kjører helt spesialiserte tester som for eksempel kun favoriserer lav aksesstid.

I tillegg til de sedvanlige testprogrammene fikk også RAID-et kjørt seg mot den enslige disken i praksis. Tre oppgaver ble gitt. Den første var oppstart av nyinstallert Windows 7, den andre var installasjon av Open Office (på den nevnte Windows 7) og den siste var utpakking av 66 zip-filer med totalt 2402 filer på til sammen 4072 MB.

Tallene under er i sekunder. Lavere resultat er bedre.

I praksis var forskjellen på en enkelt disk og to slike i RAID 0 både målbar og merkbar. Raskere oppstart av Windows var noe vi godt la merke til, og litt raskere installasjon var slett ikke dumt. Men det var den krevende filutpakkingen at det var mest å hente.

Å ha mange harddisker som jobber sammen er en ting som både høres og ser kult ut. Men dette betyr gjerne også at kostnadene og kompleksiteten går opp. Du bør i de fleste tilfeller ha det lille ekstra både på interesse- og behovssiden før du knekker i gang med RAID.

Speiling av harddisker i RAID 1 er det sjelden noen god grunn til for en vanlig bruker. Har du en ekstra disk til overs er det smartere å få deg sikkelige backup-rutiner og bruke den til dette enn å speile den. Med mindre det er kritisk å alltid ha tilgang på dataene dine, selvsagt.

Har du data eller servertjenester som helst skal være tilgjengelige til enhver tid, vil RAID 5 i en server/NAS kanskje være den mest aktuelle løsningen. En ødelagt disk kan byttes ut og bygges opp mens dataene fremdeles er tilgjengelige.

RAID 6 har større redundans enn RAID 5 og bør erstatte dette der tilgjengelighet/oppetid er kritisk, eller i instanser med så store datamengder at vanlig backup ikke er praktisk gjennomførbart.

Til slutt sitter vi igjen med RAID 0, som vi har sett betyr bedre ytelse enn det vi kan få med en enslig disk av samme kaliber. RAID 0-kontroller er inkludert på mange hovedkort, det er relativt enkelt å sette opp og kan være aktuelt for både nye og gamle diskpar.

Uheldigvis betyr også flere disker gjerne mer støy (med mindre du bruker SSD-er), økte kostnader, mer varme, høyere strømforbruk og større risiko for at en av dem skal ryke og ta alle data med seg. Så husk hyppig backup dersom du vil prøve deg.

Har du godt med penger og plass er også RAID 1+0 eller 0+1 gode alternativer. Du får de samme fordelene som RAID 0, samtidig som en av (eller flere, avhengig av oppsett) harddiskene kan gå ad undas uten at du mister samtlige data.

Til slutt vil vi også anbefale deg å ta en tur til lagringsmedier på forumet, der vi har mange kunnskapsrike og engasjerte brukere rundt dette emnet.