Teknologi RAID

Dalam dunia per serveran kemungkinan Anda pernah mendengan tentang istilah RAID, dan mungkin juga bertanya-tanya apa itu RAID. RAID merupakan kependekan dari Redundant Array of Independent Disks, beberapa sumber juga menyebutkan bahwa RAID kependekan dari Redundant Array of Inexpensive Disks. Fitur RAID ini umumnya dimiliki oleh perangkat Workstation dan Server yang memiliki lebih dari satu drive yang saling bekerja sama untuk mendapatkan performa baca (read) maupun tulis (write) lebih baik dibanding menggunakan satu drive. Selain itu, fitur RAID paling utama adalah menawarkan redundansi dimana jika terjadi kerusakan pada satu atau dua drive, data tetap aman dan server tetap bekerja seperti biasanya, hanya saja performa baca atau tulis akan menurun. Dengan kata lain RAID dapat melindungi data Anda dari kerusakan akibat terjadinya kerusakan satu atau dua drive secara bersamaan serta meningkatkan performa pembacaan maupun penulisan data dari dan ke hard disk anggota RAID.

Saat ini, fitur RAID tidak hanya menggunakan hard disk drive saja, tetapi juga bisa menggunakan SATA SSD (Solid State Drive), SAS SSD dan NVMe SSD. Beberapa tipe konfigurasi RAID yang umum digunakan pada perangkat server adalah RAID 0, 1, 5, 10, 50, dan 60. Berikut adalah penjelasan mengenai performa dan karakterisitk dari masing-masing RAID yang disebut di atas.

RAID 0 (Striping)

Gambar 1. Ilustrasi cara kerja RAID 0

Syarat konfigurasi RAID 0 :

Untuk melakukan konfigurasi RAID 0 minimal membutuhkan dua drive yang identik.

Cara kerja RAID 0 :

Data dipecah menjadi beberapa blok data (striped) dan setiap blok data disimpan pada hard disk drive yang berbeda. Semua hard disk drive anggota RAID 0 berfungsi sebagai tempat penyimpanan data dan dikenali sebagai satu LUN (Logical Unit Number) oleh sistem operasi.

Contoh konfigurasi RAID 0 :

Dua hard disk drive dikonfigurasi RAID 0 memiliki total kapasitas penyimpanan dikenali oleh sistem operasi adalah total jumlah kapasitas penyimpanan hard disk drive yang digunakan. Contoh : Dua hard disk drive masing-masing 1 TB dikenali oleh sistem operasi sebagai satu LUN dengan kapasitas penyimpanan 2 TB.

Kelebihan RAID 0 :

Menggunakan RAID 0 menawarkan total kapasitas penyimpanan menjadi lebih besar dan menawarkan performa baca / tulis (read/write) sangat baik sekali dibandingkan konfigurasi RAID lainnya. Semakin banyak jumlah hard disk drive yang digunakan maka performa baca tulis data semakin baik dan semakin cepat.

Kekurangan RAID 0 :

Tidak memiliki redundansi dimana jika terjadi kerusakan pada salah satu hard disk drive maka semua data yang disimpan rusak karena ada beberapa blok data yang hilang sehingga menyebabkan data tidak utuh lagi tanpa memiliki pengganti dari blok data yang hilang tersebut.

RAID 1 (Mirroring)

Gambar 2. Ilustrasi cara kerja RAID 1

Syarat konfigurasi RAID 1 :

Untuk melakukan konfigurasi RAID 1 membutuhkan dua hard disk drive yang identik.

Cara kerja RAID 1 :

Data dipecah menjadi beberapa blok data dan masing-masing blok data di-salin sama persis ke hard disk drive lainnya. Sistem operasi hanya mengenali kapasitas penyimpanan satu drive saja sedang drive lainnya digunakan sebagai mirror atau backup drive.

Contoh konfigurasi RAID 1 :

Menggunakan dua hard disk drive identik masing-masing memiliki kapasitas penyimpanan 1TB maka sistem operasi hanya mengenali kapasitas penyimpanan data hanya 1 TB saja.

Kelebihan RAID 1 :

Memiliki redundansi dengan mengijinkan hanya satu hard disk drive mengalami kerusakan sehingga server tetap bekerja saat terjadi kerusakan satu hard disk drive. RAID 1 memiliki performa baca (read) data lebih baik dibanding menggunakan satu hard disk drive (Memiliki performa baca data mirip seperti RAID 0 menggunakan dua hard disk drive).

Kekurangan RAID 1 :

Sistem operasi hanya mengenai kapasitas penyimpanan setengah dari total kapasitas hard disk drive. RAID 1 memiliki performa penulisan (write) data sedikit dibawah dibanding performa penulisan data menggunakan hard disk drive tanpa konfigurasi RAID.

Performa RAID 1:

Performa penulisan data dianggap sama (sedikit dibawah) seperti tanpa konfigurasi RAID. Performa pembacaan data (read) lebih cepat dibanding tanpa konfigurasi RAID. Performa read RAID 1 mirip dengan performa konfigurasi RAID 0 menggunakan dua hard disk drive.

Gambar 3. Ilustrasi kerusakan hard disk drive pada RAID 1

RAID 10 (0+1)

Gambar 4. Ilustrasi cara kerja RAID 10

Syarat konfigurasi RAID 10 :

Menggunakan minimal empat hard disk drive yang identik. Jika ingin menggunakan lebih dari empat hard disk drive harus dengan menambahkan dua hard disk drive atau kelipatannya tergantung dari jumlah array yang dibuat. Contoh menggunakan hard disk drive dengan jumlah 6, 8, 10, ...dst.

Cara kerja RAID 10 :

Data yang akan disimpan pada hard disk drive RAID 10 dipecah menjadi beberapa blok data dan blok data tersebut di-distribusikan pada dua (atau lebih) array atau grup yang berbeda (setiap array memiliki anggota dua hard disk drive) dimana hard disk drive dalam setiap array memiliki data yang sama. RAID 10 juga sering disebut sebagai RAID 0+1 atau RAID 1+0 karena merupakan penggabungan kinerja dari RAID 0 dan RAID 1.

Contoh konfigurasi RAID 10 :

Menggunakan empat hard disk drive identik dengan masing-masing drive mempunyai kapasitas 1 TB, maka kapasitas penyimpanan yang dikenali oleh sistem operasi hanya 2 TB saja.

Kelebihan RAID 10:

Mengijinkan setiap array terjadi kerusakan pada satu hard disk sehingga total hard disk drive yang diijinkan mengalami kerusakan adalah dua (harus berbeda array) jika menggunakan empat hard disk drive.

Kekurangan RAID 10:

Kekurangan RAID 10 adalalah mahal karena kapasitas penyimpanan yang dikenali oleh sistem operasi adalah setengah dari total kapasita hard disk drive. 

Performa RAID 10 :

RAID 10 menggunakan empat hard disk drive memiliki performa baca yang sangat baik setara performa pembacaan data pada RAID 0 menggunakan dua hard disk. Memiliki performa penulisan (write) dan pembacaan (read) data lebih baik dibanding RAID 1 dan setara dengan penulisan data RAID 0 menggunakan dua hard disk drive. 

Gambar 5 menunjukan ilustrasi kerusakan dua hard disk drive pada array yang berbeda, data pada server tetap aman, tidak mengalami kerusakan.

Gambar 5. Ilustrasi kerusakan hard disk pada RAID 10

RAID 5 (striping data with single distributed parity)

Gambar 6. Ilustrasi cara kerja RAID 5

Syarat konfigurasi RAID 5:

Untuk membangun RAID 5 menggunakan minimal tiga atau lebih hard disk drive identik.

Cara kerja RAID 5:

Data yang akan disimpan pada hard disk drive anggota RAID 5 dipecah (striped) menjadi beberapa blok data. Dua blok data tersebut di-distribusikan pada dua blok hard disk drive yang berbeda, dari dua blok data tersebut dibuat satu parity yang disimpan pada blok hard disk drive yang tidak memiliki dua blok data tadi. Kemudian dua blok data tersebut didisitribusikan kedua hard disk drive dengan posisi letak blok parity tidak berada pada hard disk drive yang sebelumnya telah memiliki blok parity. Langkah ini akan terus dilakukan hingga masing-masing drive hanya memiliki satu blok parity.

Contoh konfigurasi RAID 5:

Menggunakan tiga hard disk drive identik dengan masing-masing drive memiliki kapasitas penyimpanan 1TB, maka kapasitas penyimpanan total yang dikenali oleh sistem operasi adalah 2TB. RAID 5 hanya mengenali total kapasitas penyimpanan dikurangi kapasitas penyimpanan satu drive (N-1).

Kelebihan RAID 5 :

Menawarkan kapasitas penyimpanan data lebih besar dibanding RAID 1 dan RAID 10 karena RAID 5 hanya menganggap satu hard disk drive hilang (N-1). Selain itu RAID 5 memiliki performa baca (read) yang sangat baik setara dengan performa baca RAID 0.

Kekurangan RAID 5:

Meskipun RAID 5 menggunakan minimal tiga drive, RAID 5 hanya mengijinkan satu drive mengalami kerusakan atau kegagalan. Jika terjadi kegagalan lebih dari satu hard disk drive secara bersamaan maka data Anda dipastikan rusak atau tidak utuh lagi karena kehilangan beberapa blok data. 

Performa RAID 5:

Memiliki performa pembacaan data (read) sangat baik sekali setara RAID 0 menggunakan dua hard disk drive. Memiliki performa penulisan (write) data kurang baik dibanding RAID 0, 1, 10 jika menggunakan RAID controller dengan mode write through. Jika menggunakan mode write back akan memiliki performa penulisan sangat baik, semakin besar cache RAID controller yang digunakan performa akan semakin baik. 

Gambar 7 menunjukan ilustrasi kerusakan satu hard disk drive pada RAID 5, data pada server masih tetap utuh tidak mengalami kerusakan.

Gambar 7. Ilustrasi kerusakan hard disk pada RAID 5

RAID 6 (striping data with double distributed parity)

Gambar 8. Ilustrasi cara kerja RAID 6

Syarat konfigurasi RAID 6:

Untuk melakukan konfigurasikan RAID 6 memerlukan miniml empat hard disk drive yang identik.

Cara kerja RAID 6:

Data yang disimpan pada hard disk drive RAID 6 dipecah menjadi beberapa blok data kemudian blok data tersebut didistribusikan ke setiap dua hard disk drive yang berbeda, dari setiap blok data tadi dibuat satu parity lalu parity tersebut diduplikasi (di-copy), setiap parity ditempatkan pada dua hard disk drive yang tidak memiliki blok data tersebut. Blok data selanjutnya akan diproses dengan langkah yang sama hingga setiap hard disk drive anggota RAID 6 memiliki dua parity.

Contoh konfigurasi RAID 6:

Menggunakan empat hard disk drive dengan kapasitas 1 TB maka kapasitas yang dikenali dan dapat digunakan oleh sistem operasi adalah 2 TB. Karena setiap hard disk drive memiliki dua parity maka RAID 6 mengijinkan dua hard disk drive mengalami kerusakan secara bersamaan dan server tetap bekerja seperti biasanya. Kapasitas penyimpanan total yang dikenali sistem operasi adalah total kapasitas dikurangi dengan kapasitas dua drive (N-2).

Keunggulan RAID 6 :

Konfigurasi RAID 6 mengijinkan dua hard disk drive mengalami kerusakan secara acak dalam waktu yang sama.

Kekurangan RAID 6:

RAID 6 adalah RAID yang sangat mahal karena membutuhkan hardware RAID controller yang harganya cukup mahal. Selain itu menggunakan RAID 6 hard disk drive akan dianggap hilang 2 unit (N-2). Penulisan data sangat lambat dibanding RAID lainnya jika menggunakan mode write through.

Performa RAID 6 :

Memiliki performa baca (read) setara dengan RAID 5. RAID 6 memiliki performa penulisan (write) data yang sangat lambat dibanding RAID lainnya jika menggunakan mode write through, sehingga jika menggunakan RAID ini Anda sebaiknya menggunakan mode write back.

Gambar 8.1 menunjukan dua hard disk drive mengalami kerusakan secara acak , data pada server tetap utuh tanpa mengalami kerusakan.

Gambar 8.1. Ilustrasi kerusakan hard disk pada RAID 6

RAID 50 (0+5)

Gambar 9. Ilustrasi cara kerja RAID 50

Syarat konfigurasi RAID 50 :

Untuk melakukan konfigurasi RAID 50 memerlukan minimal enam hard disk drive yang identik.

Cara kerja RAID 50:

RAID 50 merupakan penggabungan antara RAID 0 dan RAID 5 sehingga memiliki dua array atau dimana setiap array memiliki anggota minimal tiga hard disk drive. Data yang disimpan pada hard disk RAID 50 dipecah (striped) menjadi beberapa blok data dan setiap blok data disimpan pada masing-masing array yang berbeda. Sebelum data ditulis pada plate atau piringan hard disk drive, blok data pada setiap array akan diproses RAID 5 sehingga setiap drive memiliki satu parity. 

Contoh konfigurasi RAID 50:

Sebuah server menggunakan hardware raid controller dipasang enam hard disk drive SATA 1 TB, maka sistem operasi akan mengenali total kapasitas hard disk drive sebesar 4TB (N-2). RAID 50 akan mengenali jumlah kapasitas penyimpanan sebesar total jumlah kapasitas drive dikurangi dengan dua kapasitas drive (bila menggunakan enam drive).

Keunggulan RAID 50:

Memiliki performa baca (read) lebih baik dibanding RAID 5 serta mengijinkan dua hard disk  drive mengalami kerusakan secara bersamaan dengan syarat masing-masing hard disk drive harus berada pada array yang berbeda. 

Kekurangan RAID 50:

Merupakan RAID yang lebih mahal dari RAID 5 karena harus menggunakan hardware RAID controller dan minimal menggunakan enam hard disk drive.

Performa RAID 50:

Memiliki performa baca (read) data sangat baik dan performa penulisan (write) data lebih baik dibanding RAID 5.

RAID 60 (0+6)

Gambar 10. Ilustrasi cara kerja RAID 60

Syarat konfigurasi RADI 60:
Untuk mengkonfigurasi RAID 60 memerlukakan minimal delapan hard disk drive yang identik.

Cara kerja RAID 60:
RAID 60 merupakan penggabungan antara RAID 0 dan RAID 6 sehingga memiliki dua array dimana setiap array memiliki anggota minimal empat hard disk drive. Data yang disimpan pada hard disk RAID 60 dipecah (striped) menjadi beberapa blok data dan setiap blok data disimpan pada masing-masing array yang berbeda. Sebelum data ditulis pada plate atau piringan drive, blok data pada setiap array akan diproses menggunakan RAID 6 sehingga setiap hard disk drive memiliki dua parity.

Contoh konfigurasi RAID 60:
Sebuah server menggunakan hardware raid controller dipasang delapan hard disk SATA Enterprise 1 TB, maka sistem operasi akan mengenali total kapasitas hard disk sebesar 4TB (N-4). RAID 60 akan mengenali kapasitas penyimpanan sebesar total jumlah kapasitas hard disk dikurangi dengan kapasitas empat hard disk drive.

Kelebihan RAID 60:
RAID 60 mengijinkan kerusakan hard disk drive pada setiap array maksimal dua hard disk (total 4 hard disk jika menggunakan dua array).

Kekurangan RAID 60 :
Merupakan RAID yang paling mahal diantara RAID yang lain karena selain menggunakan hardware RAID controller RAID 60 minimal menggunakan delapan hard disk drive dan sistem operasi hanya mengenali total kapasitas dikuangi empat hard disk drive.

Performa RAID 60 :
Memiliki performa baca (read) data yang lebih bagus dibanding RAID 6, 5, 50, 10, dan RAID 1. Memiliki performa penulisan (write) setara dengan RAID 50 jika menggunakan raid controller mode write back. Jika menggunakan mode write through RAID 60 hanya lebih baik dibanding RAID 6.

RAID 1E (Enhanced Mirroring)

Gambar 11. Ilustrasi cara kerja RAID 1E

Syarat konfigurasi RAID 1E :
Untuk mengkonfigurasi RADI 1E membutuhkan minimal tiga hard disk yang identik, jika menginginkan lebih dari tiga hard disk harus menggunakan total jumlah hard disk ganjil. Contoh menggunakan 3, 5, 7 hard disk.

Contoh konfigurasi RAID 1E:
Sebuah server menggunakaan tiga hard disk SATA Enterprise dengan masing-masing kapasitas hard disk 1TB. Sistem operasi akan mengenali total kapasitas penyimpanan sebesar jumlah total kapasitas hard disk dibagi dua ( separuh dari total kapasitas hard disk drive).

Kelebihan RAID 1E:
RAID 1E memiliki karakteristik seperti RAID 1 dengan performa pembacaan data lebih baik dibanding RAID 1 karena menggunakan hard disk minimal tiga hard disk atau menggunakan hard disk dengan jumlah ganjil.

Kekurangan RAID 1E:
Meskipun minimal menggunakan tiga hard disk drive, RAID 1E hanya mengijinkan maksimal satu drive mengalami kerusakan atau kegagalan.

Performa RAID 1E :
Memiliki performa pembacaan data lebih baik dibanding RAID 1 karena menggunakan hard disk drive lebih banyak dari pada RAID 1. RAID 1E memiliki performa penulisan (write) data sedikit dibawah dari RAID 1.

Perlukah Data di-Backup Keluar Server Meskipun Sudah Menggunakan Konfigurasi RAID?

Sebagian IT administrator server yang masih baru dalam menekuni dunia per-serveran kadang masih berpikir bahwa bila server sudah dikonfigurasi RAID baik 1, 5, 6, 10 dll data tidak perlu di backup, karena menganggap bahwa RAID akan seratus persen melindungi dari kerusakan data.

Memang benar bahwa RAID akan melindungi kehilangan atau kerusakan data jika terjadi kerusakan satu atau dua hard disk secara bersamaan tergantung dari RAID yang digunakan. Akan tetapi data tetap perlu di-backup keluar dari server karena kerusakan atau kehilangan data tidak selalu dari kerusakan drive, sebagai contoh: kehilangan data karena salah hapus, mungkin terkena virus atau data corrupt karena server mati mendadak karena hal tertentu bukan akibat dari kerusakan hard disk.

Oke...kali ini adalah hal yang berhubungan langsung antara kehilangan data dan RAID. Saya akan memberi ilustrasi mengapa perlu melakukan backup data keluar server meskipun server sudah dikonfigurasi RAID. Katakanlah saya memiliki server dengan konfigurasi RAID 5. Apabila server mengalami kerusakan satu hard disk drive maka data tetap aman. Umumnya saya akan melakukan klaim garansi hard disk drive (jika masih berlaku), atau saya akan membeli hard disk drive yang identik dengan drive yang masih berfungsi, kemudian saya akan mengganti hard disk drive rusak tadi dengan dengan yang baru kemudian melakukan rebuild RAID. Disinilah hal krusial karena saya tidak dapat memastikan bahwa dua hard disk lainnya akan tetap bekerja baik saat proses rebuild. Jadi jika proses rebuild belum selesai kemudian tiba-tiba satu hard disk drive yang sebelumnya tidak bermasalah tiba-tiba mengalami kerusakan maka data Anda dijamin akan hilang karena saat ini ada total dua hard disk yang rusak (satu benar-benar rusak - satunya lagi data belum selesai di rebuild).

Jadi kesimpulannya : Meskipun server sudah dikonfigurasi RAID, data tetap perlu di backup ke luar server.

EoF