RAID to angielski akronim określający sposób zapisywania danych na dyskach, najczęściej w serwerze, który ma na celu zwiększyć wydajność ich pracy. Dotychczas RAID można było spotkać na firmowych serwerach. Obecnie coraz częściej w domach dostępne są serwery przechowujące multimedia i inne dokumenty, bo nie wszyscy ufają (i dobrze) „chmurowym” rozwiązaniom. Gdy zamierzasz mieć serwer w domu, w końcu będzie trzeba zadać sobie pytanie, jak dane na dyskach serwera będą zapisywane, tzn. który RAID (macierz dysków) wybrać? Zanim zapiszesz jakiekolwiek dane na dyskach powinieneś ustawić RAID w konfiguracji serwera.
RAID w warunkach domowych ustawia się ustawieniach serwera. Ustawienia w ramach dedykowanej karty rozszerzeń RAID dołączanej do komputera/serwera wykonuje się raczej w dużych, biznesowych, serwerowych rozwiązaniach.
Najlepsze konfiguracje RAID dla domowych serwerów NAS
Każdy RAID ma swoje zalety i wady. Który rodzaj wybrać zależy od ilości danych, które chcesz zapisać oraz od ich istotności. Istotne dane takie jak twoje ważne dokumenty powinny być bardziej zabezpieczone przed uszkodzeniem, niż najnowszy film o Bondzie. Do serwerów, w tym do RAID wybieraj dyski przeznaczone do serwerów NAS o takiej samej pojemności i – w przypadku dysków HDD – szybkości rotacji talerzy na sekundę.
RAID 0
Dwa lub więcej dysków łączone są ze sobą w jeden wolumen.
Na przykład: dwa dyski o pojemności 2TB i 1TB będą widoczne w Windows – który łączy się z serwerem – jako jeden dysk 3TB. Dane są zapisywane na obu dyskach. Uszkodzenie jednego dysku powoduje uszkodzenie całego wolumenu dysków, a więc tracisz dane na wszystkich dyskach.
RAID 1
To lustrzana kopia (z ang. mirror) dwóch lub więcej dysków, dlatego dyski muszą mieć taką samą pojemność.
Na przykład: dwa dyski po 2TB będą widoczne w Windows jako jeden dysk 2TB. Dane zapisywane są na jednym dysku, na pozostałych tworzona jest kopia 1:1. Uszkodzenie jednego dysku powoduje utratę danych tylko z tego dysku. Dane na pozostałych dyskach są nienaruszone. RAID 1 jest bardzo dobry zapisywania ważnych danych, dokumentów ze względu na kopie niezależne od innych dysków.
RAID 0+1 lub 1+0
Inaczej nazywane RAID 01 lub RAID 10. To połączenie RAID 1 i RAID 0. Tworzy się wolumen dysków, który posiada również swoją lustrzaną kopię. Różnice między 01 i 10 polegają na sposobie zapisu danych jak pokazano poniżej. Uszkodzenie jednego dysku w wolumenie powoduje utratę wszystkich danych tylko w ramach tegoż wolumenu. Kopia wolumenu pozostaje nietknięta. Jest to połączenie zalet i wad RAID 0 i RAID 1, a więc wymaga minimum 4 dysków.
RAID 3
Ilość dostępnych dysków do zapisu danych to „N minus 1”, gdzie N to liczba dysków w serwerze, a ten ostatni dysk to dysk „parytetowy”. Dyski N tworzą jeden wolumen.
Na przykład: masz 4 dyski po 2TB. Twój Windows łączący się z serwerem zobaczy jeden dysk o pojemności 6TB. Ostatni dysk 2TB zapisuje „parytet” danych. Nie będę zagłębiał się w szczegóły, natomiast chodzi oto, że „parytet” to zbiór matematycznych obliczeń dotyczących danych zapisanych na pozostałych dyskach. Gdy jeden, nie-parytetowy dysk zostanie uszkodzony, będziesz mógł odbudować dane z tego dysku na nowym dysku, wtedy też nie utracisz danych. Jeśli dwa i więcej dysków zostanie uszkodzonych, tracisz wszystkie dane na wszystkich dyskach.
RAID 5
RAID jest bardzo podobny do RAID3 z tą różnicą, że parytetowe dane są zapisywane na wszystkich dyskach. Rodzi to zaletę zwiększonych prędkości odczytu danych, ale i wadę zmniejszonej prędkości zapisu. Im większe dyski, tym odbudowa danych po awarii trwa dłużej i dotyczy wszystkich dysków. Wzrasta przez to ryzyko uszkodzenia drugiego dysku, podczas odbudowy, co spowoduje utratę danych na wszystkich dyskach.
RAID 6
To usprawniona wersja RAID 5. Masz tutaj dwa dyski parytetowe, a więc uszkodzenie do dwóch dysków nie spowoduje utraty danych. Szybkość pracy dysków w tej macierzy jest większa, niż pojedynczego dysku.
Na przykład: Mając 5 dysków o pojemności 2TB na serwerze, twój Windows zobaczy 6TB dysk, na którym możesz zapisywać dane. Reszta wykorzystywana jest do obliczeń parytetu.
Jak pracować na danych zapisanych w RAID?
W przypadku RAID wykorzystującego parytetowy dysk lub dyski, dane którymi aktualnie operujesz: zapisujesz, usuwasz, dodajesz, modyfikujesz, są zapisywane przy jednoczesnym obliczaniu parytetu. Nie jest to najbardziej wydajne rozwiązanie dla ciebie jak i dla twojego serwera. Dlatego dobry serwer posiada jeszcze jeden dysk, zwany „cache” – często SSD, bo jest szybszy niż HDD, który tymczasowo przechowuje kopie ostatnio używanych plików, folderów. Praca na tych plikach wyjęta jest spod działania RAID i praca na nich jest znacznie szybsza. Po zakończeniu pracy, o ustalonej godzinie serwer przekazuje dane do macierzy RAID.
Technologie w Domu
Kopie zapasowe za pomocą RAID
Macierz dysków RAID posiada funkcje ochrony danych poprzez „mirroring” (RAID 1) lub parytet. Rozwiązania te „do pewnego stopnia” chronią przed utratą danych po awarii dysku. Nie chronią natomiast przed uszkodzeniem danych, przed omyłkowym skasowaniem danych przez użytkownika itp. Dlatego RAID nigdy nie powinien być wykorzystywany jako zamiennik kopii zapasowej. Mając serwer z macierzą RAID, wykonuj kopie zapasowe i przechowuj je na niezależnych dyskach, w innym urządzeniu. Sposoby tworzenia kopii zapasowej – z ang. backup – opisuję w innym artykule.
Który RAID wybrać?
Wszystko zależy od tego ile masz dysków, jakiej pojemności potrzebujesz do zapisywania danych, czy wolisz większą ochronę danych, czy szybkość dostępu do danych? Jeśli masz serwer z dwoma dyskami, to wybierz RAID 1 gdy zależy tobie na ochronie danych, lub RAID 0 gdy tej ochrony nie potrzebujesz, bo np. masz kopie zapasowe. Serwer z pięcioma dyskami bardzo dobrze nadaje się do RAID 6, ale zauważ że na dwóch dyskach nie zapiszesz swoich danych, ale za to będziesz mieć solidną ochronę w postaci dwóch dysków parytetowych.
Alternatywy dla RAID
Domowy serwer w zależności od ustawień może zapisywać dane bez RAID. Robiąc częste kopie zapasowe zabezpieczysz siebie przed utratą danych. Serwer bez RAID to zapis i dostęp do danych na dyskach z koniecznością przechodzenia między nimi. Mając pięć dysków w serwerze, twój Windows będzie widzieć pięć, niezależnych dysków. RAID łączy dyski, może działać szybciej (RAID 6) i wprowadza dodatkową ochronę danych. Czy można nie mieć RAID, ale jednocześnie mieć możliwość łączenia dysków i wprowadzenia parytetowej ochrony? TAK. Z pomocą przychodzi oprogramowanie Unraid.
To serwerowe oprogramowanie tworzy macierz, która łączy dyski, ale jednocześnie nie jest to RAID. Obok tego można stworzyć jeden lub więcej dysków parytetowych pomagających w odbudowie macierzy po uszkodzonych dyskach. Dodatkowo można ustawić dysk „cache”, który działa tak jak opisałem powyżej i w Unraid jest on wysoce wskazany. Mało tego, aby uchronić dane z dysku „cache” zanim zostaną przekazane do głównej macierzy, masz możliwość ustawienia drugiego dysku „cache”, który będzie lustrzaną kopią pierwszego. Unraid świetnie nadaje się do przechowywania multimediów, gdzie RAID nie jest aż tak istotny, choć warto go też używać jako serwer dokumentów.
Unraid umożliwia instalację rozszerzeń, który zmienia go w prawdziwy kombajn z wieloma możliwościami – może mieć własnego dropboxa, spotify, centralkę inteligentnego domu, serwer VPN, ściągaczkę torrentów, menedżera haseł itd. Dyski w Unraid mogą być różnej wielkości. Obsługa Unraid wymaga jednak technicznych umiejętności. Jeśli nie masz technicznych umiejętności, ale masz za to gruby portfel to skorzystaj z rozwiązań RAID i serwerów firm Synology albo QNAP.
