A RAID lényege, hogy több merevlemezből, SSD-meghajtóból egyetlen virtuális tárhelyet, lemeztömböt hozunk létre. Tehát különféle módszerek szerint gyakorlatilag összefűzünk, egybe formázunk több fizikai lemezt, és létrehozunk egy virtuális tárhelyet, ami a számítógép vagy más eszköz számára pont úgy használható, mint egy valódi, fizikai meghajtó. Mindezt azért tesszük, mert a virtuális meghajtó valamilyen szempontból hasznosabb számunkra, mint a különálló fizikai lemezek. Ez előnyök alapvetően lehetnek:

• Gyorsabb működés,
• védelem adatvesztés ellen,
• jobb kapacitáskihasználás, kevesebb kihasználhatatlan apró szabad hely sok lemez esetén.

A lemezek összefűzését és ezután a virtuális meghajtó kezelését végezheti egy erre létrehozott elektronika (hardveres RAID), de megoldható mindez szoftveresen is, a számítógépen futó programon keresztül. Utóbbi hátránya, hogy bizonyosan erőforrást igényel a számítógéptől használat közben, illetve másik számítógépre nem csatlakoztathatjuk az úgy létrehozott virtuális tárhelyünket, ha az szoftveresen nincs felkészítve rá. NAS-ok esetében általában a szoftveres RAID-et választja a gyártó, mivel így rugalmasabb, egyedibb megoldások is létrehozhatók, a NAS elektronikája bátran terhelhető a RAID kezelésével, a hálózaton keresztül csatlakozó számítógépeinkre nem hárul semmilyen extra feladat. A számítógépünkhöz közvetlenül (pl. USB vagy Thunderbolt adatkábellel) csatlakozó külős háttértárak, a DAS-ok esetében értelemszerűen értékesebb a hardveres RAID megoldás, mert így bármikor, bármilyen számítógépre rádughatjuk, az képes lesz kezelni a RAID-ben működő tárhelyünket – már ha a fájlrendszer kompatibilis a gép operációs rendszerével. A NAS a saját operációs rendszerét használva maga formázza a benne lévő lemezeket, egy DAS háttértárban a RAID-del létrehozott virtuális meghajtót a számítógépünkkel lehet (és kell) tetszőleges fájlrendszerűre leformázni.

A legismertebb, és otthoni, kis irodai környezetben népszerű RAID-módok az alábbiak:

RAID0 – ha a sebesség a fontos

Legalább 2 lemezt lehet így használni, akkor érdemes választanunk, ha a minél gyorsabb adatelérés, adatátvitel a fontos. Érdemes egyforma kapacitású meghajtókat választani egy RAID0 „tömbhöz”, ellenkező esetben csak a legkisebb lemez kapacitása lesz használható a nagyobbakból is. Tehát hiába lenne 2 darab mondjuk 4 TB-os lemezünk egy 1 TB-os mellé, a 3 lemez RAID0-ban 3×1=3 TB-os lenne csak a virtuális lemez szabad kapacitása. 3 darab 3 TB-ossal viszont 3×4=12 TB...

A fenti kép (forrás: datatechlab.com) egy 2-lemezes RAID0 tömböt szemléltet. Az „A” nevű fájl darabjai (a lemez egy-egy szektorának megfelelő méretű szeletek) felváltva kerülnek felírásra (vagy éppen kiolvasásra) a két fizikai meghajtónk között. Ez ezért segít a gyorsabb adatátvitelben, mert időbe telik, amíg egy merevlemez olvasófeje a következő üres szektor fölé mozog, és valamennyi idő az is, amíg az adatot felírja/kiolvassa. Csak ezután következhet egy újabb szabad szektorra mozgatás, majd a következő adatszelet rögzítése vagy kiolvasása. Ha két lemezt RAID0 módban használunk, gyakorlatilag egyszerre két szektort is írhatunk/olvashatunk, közel duplájára nőhet az adatátviteli sebesség!

A fentiek alapján egy gigabites ethernet-csatlakozással rendelkező NAS esetében alapvetően nem sok értelme van RAID0-t használni, mivel nem tudunk profitálni a gyorsabb írási és olvasási sebességekből. Mivel egy mai merevlemezre legalább 150 MByte/másodperc sebességgel lehet írni, gigabites hálózaton pedig 1000 Mbit/másodperc, azaz kb. 128 MByte/másodperc a max. adatátviteli sebesség, egy lemez is gyorsabban működik, mint a gigabites hálózat, mi értelme lenne tovább növelni így a lemez sebességét RAID0-ás virtuális meghajtó létrehozásával? Kivétel lehet a több gigabites ethernet-porttal is felszerelt NAS, amit úgynevezett link-aggregációs módban használunk egyszerre több számítógéppel, ekkor az összességében többször 128 MB/másodperc sebességnek is lehet értelme. 2 és 4 ethernet-portos NAS manapság már nem ritka a középkategóriában sem, de otthon jellemzően nincs szükségünk arra, hogy több számítógép egyszerre 100 MB/s fölött érje el a NAS-t.

A RAID0-ás lemeztömb gyorsabb sebességéből egy modern DAS esetében már sokkal jobban profitálhatunk, mint a NAS-okban. Még a leglassabb USB3-as kapcsolat is 5 Gbit/másodperces, azaz 5-ször gyorsabb, mint a gigabites ethernet-hálózat. A Gen2-es USB3-nál pedig már 10 Gbit/másodperc az elméleti sebesség, 10-szerese a gigabitnek! Ekkor már értékelhetjük azt, ha mondjuk 150 MB/s helyett 220–250 MB/s sebességgel menthetünk egy külső merevlemezes tárhelyre.

Adatbiztonságról nem beszülhetünk a RAID0 esetében. Sőt, mivel bármelyik lemezünk meghibásodása esetén az összes adat elvész, így egy 2-lemezes RAID0 tömböt használva gyakorlatilag 2-szer valószínűbb, hogy adatot vesztünk, hiszen a két lemezből bármelyik elromolhat (dupla esély), nem csak egy. Minél több lemezből készítünk RAID0-ás virtuális tárhelyet, annál kockázatosabb lesz a működés, hiszen egyre több lemeznek kell hibátlannak maradnia a használat során. Jellemzően 2 lemeznél többől nem is szoktak RAID0-át létrehozni, mivel a sebesség sem fog egyenes arányban növekedni a lemezek számával. De ha egy 4-fiókos külső ház tud RAID0-át, akkor az akár 4-lemez mellett is működni fog. Mondjuk SSD-vel, pl.videóvágáshoz lehet ennek is értelme.

RAID1 – ha szükség van a biztonságra

Itt is legalább 2 lemezre lesz szükségünk. Ami történik, a „trükközés” az gyakorlatilag tükrözés, azaz minden lemezre pontosan ugyanaz az adat kerül – mint egy vagy több indigós papír használatakor, amit leírunk, az több papíron is megjelenik. 

Ha a fenti ábra szerinti 2-lemezes RAID1 tömb bármelyik meghajtója elromlik, nincs adatvesztés, hiszen a megmaradt hibátlan lemezen is rajta van mindaz, ami a meghibásodott példányon is volt. Az adatátviteli sebesség nem nő ugyan, de nem is csökken, ha a két lemezre az elektronika (hardveres RAID esetén) szinkronban ír. A RAID1 is használható, értelmezhető 2-nél több lemezt használva. 3 lemez esetén akkor sincs gond, ha egy időben 2 lemez is meghibásodik, csak hát ehhez ugye 3 lemezt kell használnunk, miközben csak 1 lemeznyi szabad kapacitással rendelkezünk... A RAID1-nél is igaz, hogy nem érdemes különböző méretű meghajtókat összefűznünk, mert a legkisebb kapacitása lesz csak kihasználva mindegyik lemezen.

RAID5 – hatékony biztonság 3+ lemez esetén

RAID5 tömb létrehozásához legalább 3 meghajtóra lesz szükségünk. Itt már valóban van „okosság” a megoldásban, mivel bármennyi lemez is alkot egyetlen RAID5 virtuális lemezt, mindössze egyetlen lemeznyi kapacitásról kell lemondanunk, miközben a RAID tömb bármelyik meghajtóra nyugodtan meghibásodhat, nem veszítünk adatot! Tehát mondjuk N darab 10 TB-os lemezt egyetlen RAID5 tömbben használva (N-1) × 10 TB szabad, és biztonságos (1 lemez „halálát” túlélő) tárhelyünk lesz.

Egy fájl szeleteit – a RAID0-hoz hasonlóan – itt is egymás után következő lemezekre írjuk fel, de ehhez csak eggyel kevesebb lemezt veszünk igénybe, mint amennyi rendelkezésre áll. Az utolsó lemez megfelelő szektorába egy matematikailag számolt érték kerül, egy úgynevezett ellenőrző összeg, vagy paritás érték. A gyakorlatban ez az érték nem mindig az utolsó lemezen lesz, de a pontos helye lényegtelen is, annyi fontos, hogy pl. 4 lemez esetén egy fájl 3 szelete és a hozzájuk tartozó paritás legyen elosztva a 4 lemez között. Bár nem ilyen egyszerű a valóságban, de talán segít megérteni, hogyan lehetséges, hogy csak 1 lemeznyi kapacitást nem tudunk kihasználni, miközben egy lemez elvesztése nem okoz gondot: írjuk egy fájl első Byte-ját, A-t az 1. lemezre, a következő Byte-ot B-t a 2. lemezre, a harmadik Byte-ot, C-t a 3. lemezre, majd írjuk A+B+C összegét a 4. lemezre – nevezzük ezt D-nek. Tehát A+B+C=D. Látható, hogy ha egy lemez meghibásodik, azaz ebből a képletből egy szám kiesik, akkor csak egy egyszerű egyismeretlenes egyenletet kell megoldania az elektronikának ahhoz, hogy visszaállíthassa az eredeti értéket egy lemezcsere után. Ez pedig gyerekjáték, max. egy kis időbe telik, ha nagyobb kapacitású lemezeknél sok millió ilyen műveletet kell elvégezni a lemezsérülés előtti állapot eléréséig. Ezt a visszaállítási folyamatot nevezzük egyébként a RAID újraépítésének, ami minden RAID-mód esetén létező fogalom, és sérülés esetén a legfontosabb teendőnk. Érdemes megjegyezni, hogy egy többfiókos NAS vagy DAS képes lehet arra is, hogy valamelyik fiókjába egy tartalék (SPARE) lemezt helyezünk, amit tudatosan nem épít be a RAID-tömbbe, hanem arra tart fent, hogy ha megsérül egy lemez hibája miatt a RAID-tömb, akkor emberi beavatkozás nélkül, a tartalék lemezt felhasználva a készülék újraépíti a RAID-et.

RAID6 – ha még nyugodtabban szeretnél aludni

A RAID6 nagyon hasonló a RAID5-höz, de itt egyszerre akár 2 lemez is tönkre mehet, mégsem veszítünk adatot. Cserébe itt már 2 lemez kapacitását kell feláldoznunk a biztonság oltárán (2 lemezre kerül ellenőrző összeg), de ennél többet nem, legyen akár 16 vagy még több lemezünk is összefűzve. Gondolhatjuk, hogy szinte semmi esélye nincs annak, hogy egyszerre 2 lemezünk is elromlik. Ha azonban belegondolunk, hogy az „egyszerre” az lehet akár több óra de akár nap különbséggel is. Hiszen ha egy lemez halála miatt elkezdődik egy RAID5 tömb újraépítése, az akár napokig is tarthat, ha nagy méretű lemezekből sok van a RAID tömbben. Ha a fentebb említett automatikus javításra (SPARE lemezzel) nem készültünk fel, akkor egy vakáció során akár hetekig magára hagyott NAS-ban egy lemez meghibásodása után akár hetekig nincs védelem, eközben pedig már jóval nagyobb eséllyel mehet tönkre még egy lemez – főleg, ha azonos márkájú, azonos időben gyártott lemezeket használtunk, hiszen ezek minősége, élettartama is hasonló lehet. Vagy éppen hasonlóan hibás szériából származnak. Így, ha igazán fontosak az adataink és van elég lemezfiók a NAS-ban, megfontolandó RAID5 helyett RAID6 használata. (És ha nagyon-nagyon fontosak az adataink, akkor egy másik földrajzi helyen, de legalább másik épületben is van másolat róluk!)

JBOD – sok (régi) lemez praktikus felhasználása

A JBOD (Just a Bunch Of Disks) nem kínál gyorsabb sebességet, sem nagyobb biztonságot. Alapvetően akkor látjuk értelmét, ha több, jellemzően különböző méretű lemezünk kapacitását szeretnénk maximálisan kihasználni. Illetve kényelmesebb, könnyebben is átlátható sok lemez használata, ha ezek egyetlen virtuális meghajtót képeznek. Nem kell tudnunk, milyen fájl melyik lemezen van; pl. egy 1, 4, 8 és 10 TB-os lemez helyett egyetlen 23 TB-os tárhelyt lát majd a gépünk. Ha külön lenne ez a 4 lemez, akkor előbb-utóbb elérkezne az az állapot, amikor megtelnek, pontosabban mindegyiken már csak egy kisebb, kb. semmire sem használható terület marad. Ha egy JBOD tömböt alkotnak, ezek a már nem igazán kihasználható szabad helyek összeadódnak, ami már akár használható méretű is lehet. De a legfőbb előny persze a sok kisebb lemez helyett egyetlen nagy kapacitású tárhely megjelenése. Mindebből az is következik, hogy bármely lemez meghibásodásakor elméletileg minden elveszik, és régebbi, használt lemezekből készült JBOD tömb esetében erre azért jó esély van. Így fontos adatokat nem ilyen RAID-tömbön illik tárolni...

RAID10 – komolyabb felhasználásra

Ahogy fentebb bemutattuk, a RAID1 biztonságot kínál. A RAID0 gyorsabb adatátvitelt. A RAID10 (vagy RAID1+0) ezt a két módszert – mindkettő előnyét megtartva – ötvözi, legalább 4 lemezzel. Nem „olcsó” megoldás, hiszen ahogy a lenti ábrán is látszik, lemezek összes kapacitásának a felét tudjuk kihasználni, és azonos kapacitású meghajtókat érdemes RAID10-be fűzni:

Gyakorlatilag két darab 2-lemezes RAID1-tömböt hozunk létre, ezekből áll össze egy RAID0-ás virtuális tárhely. Egyszerre 2 lemez is meghibásodhat, de csak akkor, ha azok nem ugyanabban a RAID1-es tömbben vannak! Jellemzően nem adattároláshoz, inkább operációs rendszer és alkalmazások számára szokták használni. Otthonra sok értelme nincs, inkább érdekességképpen mutatjuk be – esetleg boot-lemezként működő DAS esetében lehet értelme.

Fontos! Egy modern NAS illetve komolyabb DAS esetében van lehetőség a RAID szintek között (felfelé) lépegetni anélkül, hogy újra kellene formázni a tömböt alkotó lemezeket. Kezdhetünk pl. egyetlen lemezzel. Később egy másodikat mellé rakva válthat a készülék RAID1-re – megvan a biztonság. Ha megtelt a tárhely és van szabad lemezfiókunk még, a harmadik lemezt behelyezve RAID5-re módosul a rendszer, az új lemez kapacitása teljes egészében kihasználható. Később akár RAID6-re is válthatunk, tetszőleges lemezszám esetén.

Fontos (2)! Nagyobb kapacitású lemezekre le lehet cserélni kisebb meghajtókat egy RAID tömbben. Általában a nagyobb lemezekkel érkező plusz kapacitás is kihasználható, felszabadítható lesz később, ha már páros számú az ilyen nagyobb diszkek száma. Ezt – és a RAID szintek közötti váltást is – tudja pl. a Synology Hybrid RAID, vagy a TerraMaster TRAID megoldása.

Címkék:   RAID   NAS   DAS   adatbiztonság   USB3   Thunderbolt   ethernet   gigabit