RAID

KLASIFIKASI DAN MANFAAT RAID

(REDUNDANT ARRAY OF INEXPENSIVE DISKS)

Pendahuluan :
 

RAID (Redundant Array of Independent Disks) adalah sebuah teknologi penyimpanan yang menggunakan kombinasi beberapa hard drive menjadi satu kesatuan unit yang bertujuan meningkatkan performa data dan redundansinya. bukan itu saja, RAID juga akan meningkatkan kapasitas penyimpanan menjadi lebih besar dan meningkatkan keamanan data yang tersimpan.
RAID dimaksudkan untuk mengatasi kebutuhan memiliki kapasitas penyimpanan berlimpah dengan menggabungkan beberapa disk. Kemampuan untuk mirror satu disk ke disk lain memungkinkan pengguna mendapatkan sistem toleran kesalahan yang sangat mendasar dengan RAID. Mirror disk menyediakan salinan persis dari cermin satu. Jika satu disk gagal, data yang terkandung di dalamnya dapat dibangun kembali berdasarkan salinan disimpan di mirror disk.

       Penggunaan Hamming-code parity  memberikan kesalahan sistem toleran mirip dengan mirroring dengan lebih bermanfaat kapasitas secara agregat. Parity membutuhkan lebih sedikit ruang per sepotong data, namun memiliki kemampuan untuk merekonstruksi data tidak ada Parity Data dapat disimpan dalam satu disk atau dapat didistribusikan ke banyak disk untuk kinerja menulis yang lebih baik. Peningkatan kesalahan level toleran dapat dicapai dengan menyimpan Parity Data dua kali lipat yang memungkinkan sistem membangun kembali data jika terjadi dua disk gagal di waktu yang sama.

             

1.  Metode penyimpanan RAID 

1.      STRIPING

Striping adalah teknik pemisahan data ke dalam blok-blok tertentu. Cara penyimpanan ini dapat meningkatkan performa karena memungkinkan sekumpulan data dibaca dari beberapa hard disk secara bersamaan. Akan tetapi bila satu hard disk mengalami kegagalan, maka keseluruhan hard disk akan mengalami kegagalan.

2.   MIRRORING

Mirroring adalah teknik penyimpanan di mana isi hard disk pertama disalin ke hard disk kedua. Penempatan data seperti ini mempengaruhi toleransi kesalahan dan performa. Teknik mirroring dapat meningkatkan proses pembacaan data mengingat sistem yang menggunakannya mampu membaca data dari dua disk atau lebih. Tapi saat digunakan untuk menulis, kinerjanya akan lebih buruk karena data yang sama akan dituliskan pada beberapa hard disk yang tergabung di dalam susunan RAID.

3.   PARITY

Parity adalah teknik penyimpanan yang menggunakan metode striping dan cheksum. Parity data di RAID digunakan untuk memeriksa kesalahan pada hard disk dan mendapatkan redundansi data. Jika ada hard disk yang rusak, secara otomatis RAID akan melakukan rekonstruksi data pada hard disk yang baru. Metode ini pada umumnya akan menurunkan kinerja sistem karena data harus dibaca dari beberapa tempat dan harus dibandingkan dengan checksum yang ada. Seluruh tipe RAID yang ada didasarkan pada teknik striping, mirroring, dan parity di atas, atau kombinasinya.

 Kebutuhan teknik RAID muncul akibat perkembangan kebutuhan penyimpanan data yang lebih cepat dibandingkan dengan perkembangan kapasitas sebuah hard disk. Terlebih lagi di lingkungan data center, kebutuhan kapasitas untuk menyimpan data bisa mencapai ribuan kali lipat lebih banyak dari kapasitas satu buah hard disk. Di tahun 2007, IDC memperkirakan pertumbuhan informasi mengalami peningkatan lebih pesat dibandingkan kapasitas penyimpanan tersedia.

2.  Klasifikasi RAID

Pada awalnya, tujuan RAID adalah menyatukan beberapa hard disk untuk memperoleh sebuah hard disk virtual yang memiliki kapasitas setara dengan total jumlah kapasitas seluruh hard disk yang digabung. 

Tingkatan RAID pada dasarnya merupakan cara / teknik konfigurasi hard drive. Setiap level memiliki kelebihan dan kekurangan. Ada yang unggul di sisi ruang /storage tetapi lemah di sisi keamanan datanya, ada yang unggul di sisi keamanan namun lemah kinerjanya, dsb. Pada dasarnya tidak ada yang “terbaik” untuk RAID. Masing-masing dari level berikut bisa dikatakan “terbaik” tergantung dengan situasinya. Jadi terserah kebijaksanaan kita untuk menentukan.

A.    RAID 0

RAID 0 Juga dikenal dengan modus stripping. Membutuhkan minimal 2 harddisk. Sistemnya adalah menggabungkan kapasitas dari beberapa harddisk. Sehingga secara logikal hanya “terlihat” sebuah harddisk dengan kapasitas yang besar (jumlah kapasitas keseluruhan hard disk).

Pada awalnya, RAID 0, digunakan untuk membentuk sebuah partisi yang sangat besar dari beberapa harddisk dengan biaya yang efisien. Data yang ditulis pada harddisk-harddisk tersebut terbagi-bagi menjadi fragmen-fragmen. Dimana fragmen-fragmen tersebut disebar di seluruh harddisk. Sehingga, jika salah satu harddisk mengalami kerusakan fisik, maka data tidak dapat dibaca sama sekali.
Dengan RAID 0, kita menggunakan dua / lebih hard disk yang bertindak seolah-olah merekasatu hard disk. RAID 0 diibaratkan "0" perkindungan. Bahkan karena kita menggunakan dua hard disk maka kita memiliki dua kali risiko kehilangan data. Karena bila salah satu drive mengalami error, maka kita terancam kehilangan data.

Misalkan kebutuhan ruang hard disk sebesar 12 TB (Terabytes) bisa dipenuhi dengan cara menggabungkan tiga buah hard disk dengan kapasitas masing-masing 4 TB.

RAID 0 memberikan keuntungan pemanfaatan kapasitas hard disk maksimal dan data bisa diakses lebih cepat dengan RAID 0, karena saat komputer membaca sebuah fragmen di satu harddisk, komputer juga dapat membaca fragmen lain di harddisk lainnya.

RAID 0 juga memiliki kelemahan yaitu Jika terjadi kerusakan pada RAID 0, maka data tidak dapat diselamatkan karena tidak ada salinannya.

Raid 0 lebih pas digunakan oleh orang-orang yang mengutamakan ruang tetapi tidak peduli tentu akan kehilangan data mereka. Jadi di kondisi apa kita menggunakan RAID 0? Salah satu contohnya adalah sebagai server backup yang murah. Katakanlah kita punya banyak harddisk lama yang sudah tidak dipakai lagi, kemudian ingin membuat cadangan/backup data tetapi harddisk tua kita tidak cukup besar untuk pekerjaan itu. Maka kita bisa tempatkan semua hard disk yang ada untuk membentuk array RAID 0 dan menggabungkan kapasitas hardisk yang sudah ada. Tetapi pastikan data-data yang masuk ke server ini adalah hanya untuk tujuan backup/cadangan.

 

B.     RAID 1

Biasa disebut dengan modus mirroring. Membutuhkan minimal 2 harddisk. Sistemnya adalah menyalin isi sebuah harddisk ke harddisk lain dengan tujuan: jika salah satu harddisk rusak secara fisik, maka data tetap dapat diakses dari harddisk lainnya.

Contoh:
Sebuah server memiliki 2 unit harddisk yang berkapasitas masing-masing 80GB dan dikonfigurasi RAID 1. Setelah beberapa tahun, salah satu harddisknya mengalami kerusakan fisik. Namun data pada harddisk lainnya masih dapat dibaca, sehingga data masih dapat diselamatkan selama bukan semua harddisk yang mengalami kerusakan fisik secara bersamaan.

RAID 1 memiliki keuntungan yaitu dari sisi penyelamatan data disaat terjadi kerusakan.

RAID 1 juga memiliki kelemahan yaitu menyebabkan kapasitas yang dapat digunakan hanya setengah dari kapasitas total seluruh hard disk.

RAID 1 memakan ruang/space hard disk, tetapi lebih baik untuk kecepatan dan redundansi. Ini jadi pilihan yang baik untuk menjalankan sistem operasi. Server pada umumnya memiliki dua level RAID. RAID 1 yang berisi sistem operasi saja dan RAID tingkat kedua (biasanya RAID 5) untuk penyimpanan/storage.

 

C.    RAID 2

RAID 2, juga menggunakan sistem stripping. Namun ditambahkan tiga harddisk lagi untuk pariti , sehingga data menjadi lebih reliable. Karena itu, jumlah harddisk yang dibutuhkan adalah minimal 5 (n+3, n > 1). Ketiga harddisk terakhir digunakan untuk menyimpan hamming code dari hasil perhitungan tiap bit-bit yang ada di harddisk lainnya.
Contoh:
Kita memiliki 5 harddisk (sebut saja harddisk A,B,C, D, dan E) dengan ukuran yang sama, masing-masing 40GB. Jika kita mengkonfigurasi keempat harddisk tersebut dengan RAID 2, maka kapasitas yang didapat adalah: 2 x 40GB = 80GB (dari harddisk A dan B). Sedangkan harddisk C, D, dan E tidak digunakan untuk penyimpanan data, melainkan hanya untuk menyimpan informasi pariti hamming dari dua harddisk lainnya: A, dan B. Ketika terjadi kerusakan fisik pada salah satu harddisk utama (A atau B), maka data tetap dapat dibaca dengan memperhitungkan pariti kode hamming yang ada di harddisk C, D, dan E.

D.    RAID 3

RAID 3, juga menggunakan sistem stripping. Juga menggunakan harddisk tambahan untuk reliability, namun hanya ditambahkan sebuah harddisk lagi untuk parity.. Karena itu, jumlah harddisk yang dibutuhkan adalah minimal 3 (n+1 ; n > 1). Harddisk terakhir digunakan untuk menyimpan parity dari hasil perhitungan tiap bit-bit yang ada di harddisk lainnya.

Contoh kasus:
Kita memiliki 4 harddisk (sebut saja harddisk A,B,C, dan D) dengan ukuran yang sama, masing-masing 40GB. Jika kita mengkonfigurasi keempat harddisk tersebut dengan RAID 3, maka kapasitas yang didapat adalah: 3 x 40GB = 120GB. Sedangkan harddisk D tidak digunakan untuk penyimpanan data, melainkan hanya untuk menyimpan informasi parity dari ketiga harddisk lainnya: A, B, dan C. Ketika terjadi kerusakan fisik pada salah satu harddisk utama (A, B, atau C), maka data tetap dapat dibaca dengan memperhitungkan parity yang ada di harddisk D. Namun, jika harddisk D yang mengalami kerusakan, maka data tetap dapat dibaca dari ketiga harddisk lainnya.

E.    RAID 4

Sama dengan sistem RAID 3, namun menggunakan parity dari tiap block harddisk, bukan bit. Kebutuhan harddisk minimalnya juga sama, 3 (n+1 ; n >1).

Hubungan antara RAID 2, RAID 3, dan RAID 4.

Teknik RAID 2, RAID 3, dan RAID 4 menggunakan salah satu hard disk sebagai penyimpan menurut aturan Hamming code. Data parity tersebut dapat digunakan untuk error-correcting disk dalam rangkaian RAID yang mengalami kerusakan. Ketiga teknik ini hanya menggunakan satu hard disk saja sebagai hard disk sehingga kapasitas yang bisa digunakan bisa lebih dari setengah total kapasitas hard disk. Misalkan empat buah  hard disk masing-masing 1 TB disusun dengan teknik RAID 3, maka satu hard disk  berperan sebagai parity disk sebesar 1 TB dan tiga  hard disk digunakan untuk menyimpan data dengan kapasitas total 3 TB.

Dibandingkan dengan RAID 0 dan RAID 1, maka RAID 2, RAID 3 dan RAID 4 memberikan keuntungan dari dua sisi, yaitu pemanfaatan kapasitas dan penyelamatan data.  Pada RAID 2, penulisan parity dilakukan untuk setiap bit data yang ditulis. Sementara pada RAID 3 data parity ditulis untuk setiap byte data. RAID 4 menuliskan data parity untuk setiap blok data. Ketiga teknik tersebut menyimpan data parity pada satu harddisk tertentu.

F.     RAID 5

RAID 5 adalah tingkat atau level yang paling populer digunakan di server saat ini. Dengan RAID 5 kita bisa memiliki performa dan efisiensi penggunaan ruang. Dalam RAID 5 redundansi didistribusikan di antara semua drive. Jumlah minimum dari drive yang dapat digunakan pada RAID 5 adalah tiga.Teknik RAID 5 diperkenalkan sebagai teknik dengan penggunaan data parity terdistribusi, artinya data parity tidak lagi terkumpul di satu  hard disk namun tersebar di seluruh hard disk  dalam susunan RAID, tidak seperti RAID 4 yang parity datanya disimpan di satu hard disk yang sama.
Keuntungan dengan teknik RAID 5 ini adalah masing-masing  hard disk dalam blok yang berbeda bergantian peran sebagai parity disk bagi hard disk lainnya. Sehingga beban penulisan data parity, yang menentukan kinerja total, terbagi rata ke semua hard disk. Kapasitas maksimal yang bisa digunakan pada teknik RAID 5 sama dengan RAID 4.

RAID 5 juga memiliki kelebihan yaitu Efisiensi penggunaan kombinasi harddisk dan toleransi kesalahan yaitu jika  salah satu hard disk down/error  maka data tetap aman. Sedangkan kekurangan dari RAID 5 adalah kecepatan RAID 5 tidak secepat RAID 0 atau 1 dan jika lebih dari satu hard disk mengalami error, maka data terancam hilang.

RAID 5 adalah pilihan terbaik untuk data storage, karena efisien dalam penggunaan ruang dan menyediakan redundansi data.

 Misalkan empat hard disk berkapasitas masing-masing 2 TB disusun dengan teknik RAID 5, maka kapasitas yang bisa digunakan sebesar 6 TB sedangkan yang 2 TB digunakan untuk menyimpan data parity.

G.    RAID 6

RAID level 6 disebut juga redundansi P+Q, seperti RAID level 5, tetapi menyimpan informasi redundan tambahan untuk mengantisipasi kegagalan dari beberapa disk sekaligus. RAID level 6 melakukan dua perhitungan paritas yang berbeda, kemudian disimpan di dalam blok-blok yang terpisah pada disk-disk yang berbeda. Jadi, jika disk data yang digunakan sebanyak n buah disk, maka jumlah disk yang dibutuhkan untuk RAID level 6 ini adalah n+2 disk.

 Keuntungan dari RAID level 6 ini adalah kehandalan data yang sangat tinggi, karena untuk menyebabkan data hilang, kegagalan harus terjadi pada tiga buah disk dalam interval rata-rata untuk perbaikan data (Mean Time To Repair atau MTTR). 

Kerugiannya yaitu penalti waktu pada saat penulisan data, karena setiap penulisan yang dilakukan akan mempengaruhi dua buah paritas blok.

RAID 6 baik digunakan untuk media storage. Sebab pada dasarnya RAID 6 sama dengan RAID 5 dengan keamanan data yang lebih baik. Namun akibatnya, kita akan kehilangan sekitar 40% dari ruang gabungan total.

 Misalnya jika sebuah harddisk mengalami kerusakan, saat proses pertukaran harddisk tersebut terjadi kerusakan lagi di salah satu harddisk yang lain, maka hal ini masih dapat ditoleransi dan tidak mengakibatkan kerusakan data di harddisk bersistem RAID 6.

Keberadaan dua data parity memungkinkan penyelamatan data dalam kejadian kerusakan dua hard disk bersamaan. Kapasitas maksimal adalah total kapasitas seluruh hard disk dikurangi dua kali data parity. Misalkan enam hard disk berukuran 500 GB disusun dengan teknik RAID 6, maka kapasitas yang tersedia adalah 3 TB dengan 1 TB digunakan untuk menyimpan data parity.

 

 

Ketujuh teknik RAID di atas masih dapat dikombinasikan dalam implementasinya. Proses kombinasi teknik RAID tersebut disebut sebagai hybrid RAID. Misalkan kombinasi dari RAID 0 dan RAID 1 atau yang dikenal sebagai RAID 0+1, adalah teknik penggabungan RAID 0 diikuti dengan teknik penyalinan pada RAID 1. Dari empat buah hard disk A, B, C dan D, hard disk A dan B digabung sebagai hard disk AB dengan teknik RAID 0 kemudian hard disk C dan D digabung untuk menyalin isi hard disk AB tersebut. 

H.    RAID Z

Raid Z dan RAID Z2 adalah penemuan Sun Micro System. RAID Z memiliki semua manfaat dari RAID 5 dan fitur lainnya yang membuatnya jauh lebih unggul. Seperti dengan RAID 5, RAID Z dapat mendukung sejumlah hard disk yang bekerja sama dan satu disk untuk redudansi. Jumlah minimum dari hard disk adalah tiga dan hanya satu yang bisa down pada suatu waktu. Jika lebih dari satu hard disk rusak pada saat yang sama, maka kita beresiko kehilangan data.

Kelebihan dari RAID Z adalah Memiliki semua kelebihan dari RAID 5 dan fitur lainnya. Dan Kelemahan dari RAID Z adalah Hanya dapat digunakan dengan OS berbasis Open Solaris seperti Nexenta dan atau sistem berbasis BSD seperti FreeBSD.

RAID Z adalah level RAID terbaik untuk penyimpanan/storage. Pada dasarnya RAID Z melengkapi hampir semua kekurangan dari RAID tingkat sebelumnya dan menambahkan banyak fitur baru. Namun hanya bisa digunakan dengan sistem berbasis Solaris dan BSD. RAID Z sangat baik untuk digunakan dalam NAS / lainnya untuk penyimpanan data berskala besar.

 

I.    RAID Z2 

Raid Z2 hampir identik dengan Raid Z dan mirip dengan RAID 6. Dalam RAID Z2, meski dua hard disk bisa down di waktu bersamaan namun data akan tetap aman dan mudah diakses. Sama seperti RAID Z, RAID Z2 jauh lebih unggul dengan RAID 6 karena di dalamnya terdapat banyak fitur lainnya. Jumlah minimum drive untuk menggunakan RAID Z2 adalah empat.

Keuntungan:

• Data lebih aman meski dua drive bisa down pada saat yang sama bukan hanya satu.
• Memiliki semua manfaat dari RAID Z.

Kekurangan:

• Dua hard disk digunakan untuk paritas, sehingga ukuran jumlah gabungan space sangat terbatas.
• Hanya dapat digunakan dengan OS berbasis Open Solaris seperti Nexenta dan atau sistem berbasis BSD seperti FreeBSD.

Sama seperti RAID Z tetapi dilengkapi dengan tambahan tingkat keamanan. Tidak untuk digunakan jika butuh space yang besar.

 

J.    RAID level 0+1 dan 1+0

    RAID level 0+1 dan 1+0 ini merupakan kombinasi dari RAID level 0 dan 1. RAID level 0 memiliki kinerja yang baik, sedangkan RAID level 1 memiliki kehandalan. Namun, dalam kenyataannya kedua hal ini sama pentingnya. Dalam RAID 0+1, sekumpulan disk di-strip, kemudian strip tersebut di-mirror ke disk-disk yang lain, menghasilkan strip-strip data yang sama.

    Kombinasi lainnya yaitu RAID 1+0, di mana disk-disk di-mirror secara berpasangan, dan kemudian hasil pasangan mirrornya di-strip. RAID 1+0 ini mempunyai keuntungan lebih dibandingkan dengan RAID 0+1. Sebagai contoh, jika sebuah disk gagal pada RAID 0+1, seluruh strip-nya tidak dapat diakses, hanya sebagian strip saja yang dapat diakses, sedangkan pada RAID 1+0, disk yang gagal tersebut tidak dapat diakses, tetapi pasangan mirror-nya masih dapat diakses, yaitu disk-disk selain dari disk yang gagal.

PERBANDINGAN LEVEL RAID

Daftar Pustaka

• http://mata-cyber.blogspot.com/2014/07/pengertian-lengkap-dan-level-raid-penyimpanan-memori.html

• Buku : William Stallings - Computer Organization and Architecture Designing for Performance (8th Edition)
• Buku : Microsoft-Word-10-Klasifikasi-dan-Manfaat-RAID-to-p2m_agus_
• https://www.prepressure.com/library/technology/raid
• https://mebiso.com/mengenal-komponen-server-tipe-raid-dan-tingkatannya/
• https://www.indosecuritysystem.com/read/news/2017/03/14/2201/mengenal-raid-lebih-dalam 
• https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_RAID_levels#/media/File:RAID2_arch.svg

Oleh:
NAMA : FITRAH AMALIAH

NIM : 18051204007

PRODI : S1 TEKNIK INFORMATIKA

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA