RAID-10 giúp tăng an toàn dữ liệu và hiệu năng trên Hosting/VPS như thế nào?

Từ ngày đầu tiên hoạt động vào năm 2015, AZDIGI đã đặt ra một tiêu chuẩn bắt buộc khi triển khai máy chủ các dịch vụ sử dụng máy chủ đơn lẻ (ví dụ như Web Hosting, VPS, Email Hosting, Email Server, Backup,…) đều phải được thiết lập ổ cứng lưu trữ sử dụng RAID-10 để tăng tốc độ xử lý dữ liệu, đồng thời tăng khả năng an toàn dữ liệu lên mức tối đa bên cạnh các tiêu chuẩn an toàn dữ liệu khác như sao lưu định kỳ ra một hệ thống bên ngoài, giám sát hệ thống 24/7,…

Đối với các máy chủ cho dịch vụ lưu trữ như Hosting/VPS, ổ đĩa lưu trữ là một trong những thành phần quan trọng nhất vì tất cả dữ liệu người dùng như website, cơ sở dữ liệu, email… đều được ghi và đọc từ ổ đĩa. Khi ổ đĩa gặp trục trặc (hỏng, chậm, mất dữ liệu) thì khách hàng sẽ chịu thiệt hại nghiêm trọng về không chỉ ngừng hoạt động, mà còn bị mất dữ liệu không thể khôi phục lại. Vì vậy, việc lựa chọn cấu hình lưu trữ sao cho vừa đảm bảo tính sẵn sàng cao (availability), vừa đảm bảo hiệu năng (performance) là rất quan trọng.

Cấu hình RAID là một trong những giải pháp tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực máy chủ lưu trữ để tăng độ tin cậy và hiệu suất lưu trữ. Trong các cấp độ RAID khác nhau, RAID 10 nổi bật vì cân bằng tốt giữa an toàn dữ liệu và hiệu năng. Trong bài viết này, AZDIGI sẽ đi sâu vào phân tích RAID 10 để tìm hiểu cách hoạt động, từ đó hiểu được vì sao tìm chọn các dịch vụ Hosting/VPS được thiết lập RAID-10 là rất quan trọng để bảo vệ dữ liệu.

RAID 10 là gì? Cơ chế hoạt động của RAID-10

“RAID” là viết tắt của “Redundant Array of Independent Disks” – mảng ổ đĩa độc lập có dự phòng. RAID 10, đôi khi ghi là RAID 1+0, là kỹ thuật kết hợp RAID 1 (mirroring – nhân bản ổ đĩa) và RAID 0 (striping – chia khối dữ liệu lan truyền qua nhiều ổ đĩa để tăng tốc độ).

Trước hết, ở mức thấp hơn, RAID 1: mỗi khối dữ liệu được ghi đồng thời lên hai (hoặc nhiều) ổ đĩa giống nhau, tạo bản sao (mirror). Nếu một ổ đĩa trong cặp bị hỏng, ổ còn lại vẫn còn dữ liệu.

Tiếp theo, lấy nhiều cặp mirror đó và tiến hành RAID 0: tức là “chia khối” (striping) dữ liệu qua các cặp mirror để tăng hiệu suất đọc/ghi.

Kết quả là dữ liệu vừa được nhân bản để tăng an toàn, vừa được phân phối để tăng tốc độ, đó chính là RAID 10.

Ví dụ hệ thống có 4 ổ đĩa, tạo 2 cặp mirror (A1 + A2, B1 + B2). Khi ghi một file, hệ thống ghi đồng thời lên A1 và A2 (mirror), rồi tiếp tục chia khối dữ liệu giữa cặp A và cặp B (stripe). Khi đọc, có thể truy xuất từ A hoặc A2 hoặc từ B giúp tăng tốc.

Hiện tại hệ thống AZDIGI sử dụng toàn bộ là RAID-10 trên các dịch vụ (trừ hệ thống Cloud Server sẽ có cơ chế đảm bảo dữ liệu riêng với hệ thống lưu trữ tập trung), và được sử dụng ít nhất 4 ổ cứng (với ổ cứng dung lượng cao), và một số máy chủ dùng đến 8 ổ cứng nếu sử dụng dung lượng thấp. Như vậy với 4 ổ cứng, sẽ luôn đảm bảo dữ liệu an toàn nếu 2 ổ cứng khác cặp mirror trục trặc cùng lúc, và các máy chủ có 8 ổ cứng sẽ chịu được đến 4 ổ cứng khác mirror trục trặc cùng lúc. Thực tế việc nhiều ổ cứng gặp sự cố cùng một lúc là khó xảy ra vì hệ thống AZDIGI luôn được giám sát chặt chẽ và ổ đĩa được thay nóng (hot-swap) ngay khi gặp trục trặc.

Lý do tại sao RAID 10 quan trọng đối với hệ thống máy chủ

Đảm bảo an toàn dữ liệu

Với cơ chế mirror, mỗi khối dữ liệu có ít nhất một bản sao ngay lập tức. Do đó nếu một ổ đĩa trong cặp bị hỏng, bản mirror vẫn hoạt động bình thường. Khi xảy ra lỗi ổ đĩa, quá trình khôi phục đơn giản hơn so với RAID dựa trên parity (RAID 5 / RAID 6), hầu như không ảnh hưởng đến hệ thống đang hoạt động.

Ngoài ra hiện nay các ổ cứng SSD chuẩn SATA hoặc NVMe đều có tuổi thọ dựa trên tổng dung lượng được ghi vào ổ đĩa. Việc hệ thống máy chủ có nhiều ổ cứng (tối thiểu là 4 ổ) sẽ giảm gánh nặng ghi dữ liệu cho các ổ trong hệ thống, từ đó gia tăng tuổi thọ.

Tăng hiệu năng

Do dữ liệu được chia khối trên nhiều ổ đĩa, các ổ có thể thực hiện đọc/ghi song song, giúp tăng lưu lượng xử lý và giảm độ trễ I/O. Đây là yếu tố quan trọng để đảm bảo hệ thống Web Hosting hoạt động ổn định liên tục trong thời gian dài, hoặc giúp các hệ thống VPS hoạt động mượt mà ổn định hơn.

4. So sánh RAID 10 với các cấu hình RAID khác

Hiện tại có 5 kiểu thiết lập RAID khác nhau và dưới đây là bảng so sánh từng ưu nhược điểm của mỗi loại RAID.

Tiêu chí	RAID 0	RAID 1	RAID 5	RAID 6	RAID 10
Cơ chế hoạt động	Chia dữ liệu (Striping)	Nhân bản (Mirroring)	Striping + Parity (1 ổ)	Striping + Parity (2 ổ)	Kết hợp Striping và Mirroring
Số ổ tối thiểu	2	2	3	4	4
Hiệu năng đọc	Rất cao	Trung bình	Cao	Cao	Rất cao
Hiệu năng ghi	Rất cao	Trung bình	Trung bình/thấp	Thấp hơn RAID 5	Cao
Khả năng chịu lỗi	Không	1 ổ	1 ổ	2 ổ bất kỳ	1 ổ trong mỗi mirror pair
Dung lượng sử dụng hiệu dụng	100%	50%	(N − 1)/N	(N − 2)/N	50%
Tốc độ khôi phục khi lỗi ổ đĩa	Không áp dụng	Nhanh	Chậm (vì tính parity)	Rất chậm	Rất nhanh
Độ an toàn dữ liệu	Rất thấp	Cao	Tốt	Rất tốt	Rất cao
Chi phí lưu trữ	Thấp nhất	Cao (gấp đôi ổ)	Trung bình	Cao hơn RAID 5	Cao (gấp đôi ổ)
Phù hợp với môi trường	Cache tạm, dữ liệu không quan trọng	Máy chủ nhỏ, lưu trữ backup	File server, NAS dung lượng lớn	Backup doanh nghiệp, dung lượng lớn	Hosting, database, ứng dụng I/O cao
Ghi chú	Không có dự phòng	Đơn giản, dễ triển khai	Dung lượng hiệu quả, nhưng rebuild lâu	Độ an toàn cao, hiệu năng thấp	Cân bằng tốt giữa hiệu năng và an toàn

Từ bảng so sánh trên, có thể kết luận việc sử dụng RAID-10 sẽ cho hiệu năng và an toàn dữ liệu ở mức cao nhất, nhưng đổi lại sẽ có chi phí đầu tư cao hơn gấp đôi so với các cấu hình RAID khác.

Kết luận

Cấu hình RAID 10 là lựa chọn tối ưu cho các hệ thống yêu cầu hiệu năng cao và độ tin cậy tuyệt đối, đặc biệt quan trọng đối với các hệ thống như máy chủ khi đòi hỏi hoạt động liên tục trong thời gian dài. Vì vậy nếu trên máy chủ không sử dụng RAID sẽ luôn phải đối mặt với các rủi ro mất dữ liệu do ổ cứng bị lỗi.

Dù chi phí cao hơn và dung lượng hiệu dụng thấp, RAID 10 vẫn là lựa chọn được các nhà cung cấp dịch vụ hosting như AZDIGI sử dụng như một tiêu chuẩn bắt buộc, nơi uptime và hiệu năng là tiêu chí hàng đầu. Bên cạnh đó, việc đầu tư vào thiết lập RAID-10 không chỉ giảm thiểu rủi ro liên quan đến dữ liệu, mà còn giúp chi phí đầu tư của AZDIGI tối ưu hơn khi tuổi thọ ổ cứng được gia tăng, hoạt động bền bỉ trong suốt thời gian dài.