เครื่องคำนวณ RAID: ประเมินความจุ ความปลอดภัย และความเร็ว

เปรียบเทียบเลย์เอาต์

การใช้ไดรฟ์ชุดเดียวกันแต่เลือกเลย์เอาต์ต่างกัน มักเป็นการตัดสินใจที่สำคัญที่สุดในการวางระบบจัดเก็บข้อมูล

พลังงาน, การบันทึก & การแชร์

คำศัพท์ RAID ที่ควรทราบ

สรุปคำอธิบายสั้นๆ เกี่ยวกับคำศัพท์เทคนิคที่ใช้ในเครื่องคำนวณ RAID ออนไลน์นี้

Striping

ข้อมูลจะถูกแบ่งเป็นส่วนๆ และเขียนลงในหลายไดรฟ์พร้อมกัน ช่วยให้การทำงานรวดเร็วเพราะทุกไดรฟ์ทำงานขนานกัน แต่เนื่องจากไม่มีการจัดเก็บข้อมูลซ้ำ หากไดรฟ์เสียเพียงตัวเดียวข้อมูลจะสูญหายทั้งหมด ซึ่งก็คือรูปแบบ RAID 0

Mirror

ข้อมูลชุดเดียวกันจะถูกเขียนลงในไดรฟ์ตั้งแต่สองตัวขึ้นไป หากตัวหนึ่งเสีย อีกตัวยังมีสำเนาที่สมบูรณ์อยู่ แม้จะเรียบง่ายและปลอดภัย แต่คุณจะได้พื้นที่ใช้งานเท่ากับไดรฟ์เพียงตัวเดียวต่อหนึ่ง mirror ซึ่งก็คือรูปแบบ RAID 1

Parity

ข้อมูลส่วนเกินที่คำนวณจากไฟล์ของคุณ เปรียบเสมือนคำตอบของผลรวมที่ช่วยให้ Array สามารถสร้างข้อมูลในไดรฟ์ที่เสียขึ้นมาใหม่ได้โดยไม่ต้องเก็บสำเนาไว้ทั้งหมด วิธีนี้จึงช่วยประหยัดพื้นที่มากกว่าการทำ Mirroring

Single parity

ระบบจะใช้พื้นที่ขนาดเท่ากับหนึ่งไดรฟ์เพื่อเก็บ Parity กระจายไว้ในทุกไดรฟ์ ทำให้ Array ยังทำงานต่อได้แม้มีไดรฟ์เสียหนึ่งตัว โดย RAID 5 และ RAIDZ1 ทำงานในลักษณะนี้

Double parity

มี Parity ขนาดเท่ากับสองไดรฟ์ ทำให้รองรับไดรฟ์เสียพร้อมกันได้ถึงสองตัว ซึ่งครอบคลุมถึงกรณีที่ไดรฟ์ตัวที่สองเสียระหว่างกำลังเปลี่ยนไดรฟ์ตัวแรก ซึ่งเป็นช่วงที่มีความเสี่ยงสูงสุด โดย RAID 6 และ RAIDZ2 ใช้หลักการนี้ ส่วน RAIDZ3 จะเพิ่มการรองรับเป็นสามตัว

Striped mirrors

ไดรฟ์จะถูกจับคู่เป็น Mirror แล้วนำข้อมูลมาทำ Stripe ข้ามคู่เหล่านั้น ทำให้ได้ทั้งความเร็วของ Striping และการกู้คืนที่รวดเร็วของ Mirror แต่จะเสียพื้นที่ดิบไปครึ่งหนึ่ง ซึ่งก็คือรูปแบบ RAID 10

Rebuild (resilver)

กระบวนการสร้างข้อมูลใหม่หลังจากเปลี่ยนไดรฟ์ที่เสีย โดยอ่านข้อมูลจากไดรฟ์ที่เหลือ ซึ่ง ZFS เรียกว่าการ Resilver โดยระหว่างที่กระบวนการนี้ยังไม่เสร็จสิ้น Array จะมีความปลอดภัยลดลงกว่าปกติ

ZFS vs. RAID แบบดั้งเดิม

RAID แบบดั้งเดิมไม่ว่าจะจากการ์ดฮาร์ดแวร์หรือ Linux mdadm จะมองเห็นข้อมูลเป็นเพียงบล็อกและไม่สามารถระบุได้ว่าบล็อกนั้นเสียหรือไม่ แต่ ZFS เป็นทั้งระบบไฟล์และตัวจัดการ RAID ในหนึ่งเดียว

ZFS จะทำ Checksum ทุกบล็อกเพื่อตรวจพบและซ่อมแซมการทุจริตของข้อมูลแบบเงียบ (silent corruption) ได้จากสำเนาส่วนเกิน ทั้งยังรีบิลด์เฉพาะพื้นที่ที่ใช้งานจริงเท่านั้น ทำให้ข้อผิดพลาดในการอ่านมักส่งผลเสียแค่ไฟล์เดียวแทนที่จะพังทั้ง Array อย่างไรก็ตาม ZFS ต้องการ RAM จำนวนมาก และการเพิ่มไดรฟ์ตัวเดียวเข้าไปใน RAIDZ เดิมเพิ่งจะทำได้ใน OpenZFS 2.3

URE และระดับของไดรฟ์

URE (unrecoverable read error) คือจุดบนไดรฟ์ที่ไม่อ่านข้อมูลไม่ได้ ไดรฟ์ระดับทั่วไปมักมีอัตราความผิดพลาด 1 ต่อ 12.5 TB (10¹⁴ บิต) ส่วนไดรฟ์องค์กรหรือ NAS จะอยู่ที่ 1 ต่อ 125 TB (10¹⁵ บิต) เนื่องจากต้องอ่านข้อมูลมหาศาลระหว่างรีบิลด์ เครื่องคำนวณจึงใช้ค่านี้ประเมินโอกาสเกิดข้อผิดพลาด ซึ่งตัวเลขเหล่านี้อิงตามสเปกสูงสุดในกรณีเลวร้ายที่สุด แต่ในสถานการณ์จริงไดรฟ์มักมีประสิทธิภาพดีกว่านี้

ประมาณการการใช้พลังงานอย่างไร?

การกินไฟเฉลี่ยสำหรับไดรฟ์ที่กำลังทำงานอยู่แต่ไม่ได้โหลดหนัก มีเกณฑ์ดังนี้:

• 3.5" HDD: 6.5 W
• 2.5" HDD: 2.5 W
• 2.5" SATA SSD: 2.0 W
• NVMe SSD: 4.0 W

การคำนวณรายปีสมมติว่าเปิดใช้งานตลอด 24 ชั่วโมง โดยใช้สูตร: วัตต์ × 8,760 ชั่วโมง ÷ 1,000 = kWh ทั้งนี้เป็นการนับเฉพาะตัวไดรฟ์เท่านั้น ยังไม่รวม CPU เมนบอร์ด พัดลม และการสูญเสียพลังงานจาก PSU ซึ่งจะเพิ่มภาระไฟรวมขึ้นไปอีก

คำถามที่พบบ่อย

ฉันควรใช้ RAID 5 หรือ RAID 6?

RAID 6 ปลอดภัยกว่าสำหรับไดรฟ์ขนาดใหญ่ (8TB ขึ้นไป) เพราะ RAID 5 ทนไดรฟ์เสียได้เพียงตัวเดียว หากเกิดข้อผิดพลาดเพียงจุดเดียวระหว่างรีบิลด์อาจทำให้ล้มเหลวทันที ขณะที่ RAID 6 ยอมให้เสียได้สองตัวหรือเกิด Error ระหว่างรีบิลด์ได้โดยแลกกับความจุที่หายไปเพิ่มขึ้น ส่วน RAID 5 ยังเหมาะกับงานที่ไม่สำคัญหรือไดรฟ์ความจุน้อย

ZFS RAIDZ ดีกว่า ZFS mirror หรือไม่?

ไม่มีแบบไหนดีที่สุดในทุกด้าน RAIDZ2 ให้ความจุคุ้มค่ากว่าจากจำนวนไดรฟ์ที่เท่ากัน แต่ Mirror ให้การ Resilver ที่ไวกว่า ประสิทธิภาพ Random I/O ดีกว่า และขยายระบบได้ง่ายกว่า สำหรับ NAS ทั่วไปที่ใช้ไดรฟ์ 4-10 ตัว RAIDZ2 มักเป็นคำแนะนำหลัก แต่หากเน้นประสิทธิภาพหรือการขยายระบบทีละน้อย Mirror จะตอบโจทย์กว่า

RAID คือการสำรองข้อมูล (backup) หรือไม่?

ไม่ใช่ RAID ป้องกันแค่ความเสียหายจากตัวฮาร์ดแวร์ แต่ไม่สามารถป้องกันการเผลอลบข้อมูล แรนซัมแวร์ หรือไฟไหม้ที่ส่งผลต่อทุกไดรฟ์พร้อมกันได้ คุณควรใช้คู่กับการสำรองข้อมูลตามกฎ 3-2-1 คือมีข้อมูล 3 ชุด ในสื่อ 2 ประเภท และมี 1 ชุดเก็บไว้ข้างนอกสถานที่ (off-site)

ฉันจะได้พื้นที่ใช้งานเท่าไหร่จาก RAID 5?

ความจุจะเท่ากับจำนวนไดรฟ์ทั้งหมดลบออกหนึ่งตัว โดยอิงตามไดรฟ์ที่เล็กที่สุด เช่น ไดรฟ์ 4TB สี่ตัว จะได้พื้นที่ 12TB ทั้งนี้ระบบปฏิบัติการจะรายงานเป็นหน่วย TiB ซึ่ง 12TB จะเห็นเป็นประมาณ 10.9TiB เนื่องจากความแตกต่างของหน่วยวัด

ฉันสามารถผสมไดรฟ์ขนาดต่างกันใน RAID ได้หรือไม่?

ได้ แต่ทุกไดรฟ์จะถูกมองว่ามีขนาดเท่ากับไดรฟ์ตัวที่เล็กที่สุดในกลุ่ม และความจุส่วนเกินจะไม่ได้ใช้งาน หากต้องการใช้ไดรฟ์หลายขนาดให้คุ้มค่า ระบบอย่าง Unraid หรือ Synology SHR จะจัดการได้ยืดหยุ่นกว่า RAID มาตรฐาน