Raid (redundant array of independent / inexpensive disks) tarkoittaa käytännössä usean fyysisen kiinto- tai ssd-levyn yhdistämistä yhdeksi loogiseksi kokonaisuudeksi. Tavoitteena on yleensä ensisijaisesti vikasietoisuuden parantaminen tiedon häviämisen estämiseksi, mutta myös suorituskyky paranee joissakin tapauksissa raid-järjestelmässä selvästi.

Työpöytäkäytössä yleensä hyödyllisin raid-tila on raid 1 eli peilaus, jossa samat tiedot kirjoitetaan kahdelle fyysiselle asemalle. Näin ne ovat edelleen luettavissa toisen levyn vikaantuessa. Huono puoli on se, että vain yhden aseman kapasiteetti on käytettävissä.

Vauhtia kaipaavan uuden ssd:n ostajan kannattaa ensisijaisesti sijoittaa rahansa pci-e-väylää hyödyntävään, m.2-liitäntäiseen asemaan. Jos rahalla on tarkoitus saada ensisijaisesti mahdollisimman paljon ssd-kapasiteettia, mutta nopeuskin on tärkeää, on kaksi sata-väyläistä ssd:tä raid 0 -kokoonpanossa joissakin tilanteissa varteenotettava vaihtoehto.

Järjestelyn tehoetu perustuu ssd-levyjen tapauksessa siihen, että raidin avulla voidaan kiertää pullonkaula eli serial ata 3.0 -väylän siirtonopeus.

Yksittäinen asema voi siirtää tietoa enintään 600 megatavua sekunnissa, mutta kahdella asemalla teoreettinen katto nousee 1 200 megatavuun sekunnissa. Myös pienten tiedostojen luku- ja kirjoitusnopeudet paranevat usein, ainakin testiohjelmissa mitattuna. Ikävä kyllä nopeuslisä todellisissa sovelluksissa on tyypillisesti paljon pienempi. Eniten hyötyä raid 0:sta on käyttötarkoituksissa, joissa luetaan ja kirjoitetaan jatkuvasti suuria tiedostoja, esimerkiksi videoeditoinnissa.

Uutta tilalle. Raid 1 ja 5 -kokoonpanoja käytetään pöytäkoneiden ja palvelimien ohella myös verkkotallentimissa eli naseissa. Kun yksi levy piiputtaa, se korvataan uudella, ja käyttö jatkuu keskeytyksettä. Kuva: Shutterstock

Myös perinteisten kiintolevyjen siirtonopeuksia voidaan kasvattaa raid 0:n avulla, mutta niissäkin suorituskykyetu on pieni muissa kuin paljon tietoa yhtäjaksoisesti siirtävissä sovelluksissa. Koska raid 0 heikentää aina luotettavuutta merkittävästi yksittäiseen asemaan verrattuna, on raid-asemille syytä sijoittaa vain helposti korvattavissa olevaa tietoa, kuten sovelluksia. Korvaamattomat tiedostot on syytä sijoittaa säilöön toiselle asemalle.

Toisin kuin takavuosina raidin hyödyntämiseen ei yleensä tarvita ylimääräistä laitteistoa. Mikäli raid-kokoonpano muodostetaan asemista, joilla käyttöjärjestelmä ei sijaitse ja joille sitä ei ole tarkoitus myöskään asentaa, voidaan käyttää Windowsin tai Linuxin ohjelmistopohjaista raidia.

Jos käyttöjärjestelmä halutaan asentaa raid-osiolle, on yleensä kätevintä käyttää emolevyn raid-toimintoja. Raid-tuki on yleensä mukana jo melko edullisissakin moderneissa emolevyissä: eroja hintaluokkien välillä on etupäässä kehittyneempien raid-tilojen ja aseman määrän suhteen.

Vaikka emolevyn raid-ohjain on osa laitteistoa, nimitystä ”laitteistopohjainen raid” ei yleensä niistä käytetä. Tämä arvonimi on varattu pääasiassa palvelimiin tarkoitetuille erillisille raid-ohjainkorteille, joilla on oma suoritin ja runsaasti välimuistia. Tällaisen satojen tai tuhansien eurojen hintaisen ohjaimen käyttö pöytäkoneessa tuo äärimmäisen harvoin etua.

Fyysiset levyt. Toimiva raid-pakka ja sen sisältämät levyt näkyvät Windowsin Tallennustilat-työkalussa.

Ohjelmistopohjaisella ratkaisulla on monia etuja emolevyn ohjaimen käyttöön verrattuna. Suurin ohjelmistopohjaisen ratkaisun etu on se, että raid-kokoonpano voidaan siirtää suoraan toiseen tietokoneeseen, joka ajaa samaa käyttöjärjestelmää. Emolevyn avulla muodostetun raid-kokonaisuuden siirto ei usein onnistu, jos uuden tietokoneen raid-ohjain ei ole tismalleen samaa mallia. Tällöin esimerkiksi emolevyrikosta voi seurata isoja ongelmia, kun taas ohjelmistopohjainen raid-pakka jatkaa elämäänsä uudessa koneessa keskeytyksettä.

Myös ohjelmistopohjaisen raidin suorituskyky on tyypillisesti ainakin hieman parempi kuin emolevyn ohjaimeen nojaavan. Molemmat ratkaisut kuormittavat yhtä lailla pc:n omaa suoritinta, mutta modernissa pöytäkoneessa levyjen raskaankin luvun tai kirjoituksen aiheuttama suoritinkuorma on häviävän pieni.

Windows 7:ssä raid-kokoonpano luodaan iäkkään ja epäintuitiivisen Tietokoneen hallinta -komponentin levytyökalulla. Windows 8:sta lähtien tähän tarkoitukseen käytetään selvästi käyttäjäystävällisempää Tallennustilat-työkalua, joka on osa vanhanmallista Ohjauspaneelia. Se on siis eri asia kuin ”uuden” asetusvalikon Tallennustila-kohta. Tallennustilat eivät tarkkaan ottaen ole raid-kokoonpanoja, vaan Microsoftin oma, ohjelmallinen vastine niille.

Vian sattuessa. Jos Windowsin tallennustilan osana toimiva massamuisti vikaantuu, siitä näytetään varoitus, uusimmissa Windowsin versioissa vihdoin myös erillisenä työpöytäilmoituksena, jota ei tarvitse kaivaa esiin.

Uusi raid-levykokoonpano, jota sanotaan myös pakaksi, luodaan klikkaamalla Luo tallennustila. Oleellisin valinta seuraavassa ruudussa on valita oikea vaihtoehto Vikasietoisuustyyppi-kohdassa. Windows käyttää kokoonpanoista omia nimityksiään: yksinkertainen vastaa raid 0:aa, kaksisuuntainen peili raid 1:tä ja pariteetti raid 5:tä. Lisäksi tarjolla on kolmisuuntainen peili, joka ei suoraan vastaa mitään raid-tasoa. Se vaatii vähintään viisi asemaa, joten pöytäkoneessa vaihtoehto on harvemmin käyttökelpoinen.

Kun oikeat valinnat on tehty, Windows luo ohjelmallisen kokoonpanon, joka on valmis käytettäväksi tyypillisesti muutamassa minuutissa. Jos kokoonpanoon liitetty levy lakkaa toimimasta, Windows näyttää siitä varoituksen.

Linuxissa ohjelmistopohjainen raid-kokoonpano syntyy yleensä kätevimmin käyttämällä komentorivipohjaista mdadm-työkalua. Ohjeet sen käyttöön erilaisissa tapauksissa ovat liian monipolviset lehteen, mutta niitä löytyy kätevästi – joskin englannin kielellä – googlaamalla käytetyn Linux-levityspaketin nimi ja sen perässä ”mdadm”.

Uefista löytyy. Asuksen uudehkoissa emolevyissä massamuistien raid-tila otetaan käyttöön asetusvalikon kohdasta Advanced > PCH Storage Configuration > SATA Mode. AHCI-tilan sijasta valitaan toimintatilaksi RAID.

Emolevyn raid-ohjaimen hyödyntäminen on välttämätöntä, kun raid-osiolle halutaan asentaa käyttöjärjestelmä. Tällöin ohjain on tyypillisesti otettava käyttöön tietokoneen bios- tai uefi-asetuksissa. Tästä löytyy lisätietoja emolevyn ohjekirjasta. Emolevyn iästä ja valmistajasta riippuen raid-kokoonpano muodostetaan joko uefi-ohjelmiston sisällä tai erillisessä raid-ohjaimen käyttöliittymässä, joka vilahtaa hetken ruudulla tietokoneen käynnistyessä. Sen asetuksiin pääsee painamalla ruudulla kerrottua näppäinyhdistelmää, joista yleisin on Ctrl+I.

Emolevyn ohjaimen avulla muodostettu raid-osio ei yleensä näy käyttöjärjestelmässä suoraan, vaan sitä varten on asennettava emolevyvalmistajan tarjoama raid-ohjaimen ajuri, joka on ladattavissa valmistajan kotisivulta. Windowsin asennuksessa ajuri voidaan hakea esimerkiksi muistitikulta. Ennen käyttöä raid-osio on vielä alustettava oikeaan kokoon ja tiedostojärjestelmään, jotka Windowsin asennus osaa yleensä valita automaattisesti.

Raid ei ole varmuuskopio!

Asennuksen aluksi. Windowsin asennuksen yhteydessä emolevyn raid-ohjaimen tai muun levyohjaimen ajuri ladataan klikkaamalla asennusosion valinnassa Lataa ohjain ja hakemalla ajuritiedosto esimerkiksi usb-tikulta.

Vaikka vikasietoiset kokoonpanot kuten raid 1 ja 5 vähentävät kiintolevyrikon aiheuttaman tietojen menetyksen mahdollisuutta, ne eivät missään tapauksessa ole korvike ajantasaisille varmuuskopioille.

Koska kaikkien asemien sisältö päivittyy raid-pakoissa miltei reaaliajassa, niistä ei ole apua esimerkiksi haittaohjelman tuhoamien tai vahingossa poistettujen tiedostojen palauttamisessa. Myös koko tietokone massamuisteineen voi tuhoutua.

Tästä syystä tietokoneesta erillään säilytettävät varmuuskopiot korvaamattomasta tiedosta ovat aina ensiarvoisen tärkeät.

Yleisimmät raid-kokoonpanot pöytäkoneissa

JBOD

Asemien vähimmäismäärä: 2

Asetukset helposti kuntoon. Windowsissa raid-kokoonpanoa vastaavan tallennustilan määrittely tehdään yhdessä ruudussa. Tärkeintä on valita järkevä toimintatila. Muut asetukset määrittyvät yleensä automaattisesti.

JBOD (Just a Bunch of Disks) ei ole varsinainen raid-kokoonpano, mutta useimmat raid-ohjaimet ja käyttöjärjestelmät sisältävät sen tuen. Jbod-tilassa useista asemista luodaan looginen kokonaisuus, johon voidaan käyttöjärjestelmässä luoda osioita itse asemien koosta riippumatta. Esimerkiksi kahdelle 500 gigatavun levylle voidaan luoda osio, joka näkyy käyttöjärjestelmässä teratavun yhtenäisenä osiona.

Suorituskykyä jbod:n käyttö ei paranna, sillä tietoa luetaan ja kirjoitetaan normaalisti vain yhdelle fyysiselle levylle kerrallaan. Järjestelyn vikasietoisuus on huono, sillä yhden aseman rikkoutuessa kokonaisuutta ei voi enää käyttää lainkaan. Tietojen pelastaminen ehjiltä asemilta on todennäköisesti mahdollista, mutta vaatii jonkin verran osaamista, koska tiedostojärjestelmä on yleensä rakennettava uudestaan.

RAID 0

Asemien vähimmäismäärä: 2

Toisin kuin muut raid-kokoonpanot, 0-taso ei ole tarkoitettu tietojen suojaamiseen vaan yksinomaan suorituskyvyn parantamiseen. Tämä tapahtuu kirjoittamalla tieto lomitetusti useammalle fyysiselle levylle, jolloin sitä levyiltä luettaessa ja kirjoitettaessa on käytössä useiden kiintolevyjen koko tiedonsiirtokapasiteetti. Parhaimmillaan raid 0:n tarjoama siirtonopeuden lisäys on huomattava.

Teoriassa suurempi määrä levyjä raid 0:ssa tarkoittaa aina parempaa suorituskykyä. Lomituksen vuoksi kaikki kokonaisuuden levyt alustetaan tismalleen samankokoisiksi. Erikokoisia levyjä käytettäessä kaikkien levyjen kapasiteetista hyödynnetään vain pienimmän kokoonpanoon kuuluvan levyn tallennustila, ja mahdolliset ylimenevät gigatavut jäävät hukkatilaksi.

Raid 0 on vikaantumisaltis: yhden levyn rikkoutuminen tuhoaa käytännössä koko raidin sisällön, ja tietojen palauttaminen on lomituksen takia erittäin vaikeaa. Siksi raid 0 sopii käytettäväksi ainoastaan helposti korvattavien tiedostojen, kuten käyttöjärjestelmän ja sovellusten, sijoituspaikkana.

RAID 1

Asemien vähimmäismäärä: 2

Raid 1 on normaalin kotikäyttäjän kannalta yleensä käyttökelpoisin raid-taso. Asemia tulee olla aina parillinen määrä, ja jokainen kiintolevy peilataan toiselle asemalle. Raid 1:tä käytettäessä kahden aseman sisältö on aina identtinen, joten käytettävissä oleva tallennustila on aina vain puolet kiintolevyjen kokonaiskapasiteetista. Raid 1:n käyttö ei normaalisti vaikuta suorituskykyyn juuri mitenkään verrattuna yksittäisten asemien käyttöön: lukunopeus saattaa olla hieman suurempi, mutta kirjoitusnopeus vastaavasti aavistuksen pienempi.

Raid 1 -aseman vikaantuessa peilatun aseman tiedot ovat edelleen käytettävissä normaaliin tapaan. Ongelmien ilmaantuessa vikaantunut asema voidaan vaihtaa uuteen, minkä jälkeen raid-ohjaimen ohjelmisto tai käyttöjärjestelmä kopioi toisen aseman tiedot uudelle levylle, ja käyttö voi jatkua entiseen tapaan.

RAID 5

Asemien vähimmäismäärä: 3

Raid 5 on yleisesti palvelimissa käytetty taso, jota jotkin pöytäkoneiden emolevytkin nykyisin tukevat. Myös Windows 8:ssa ja 10:ssä on tuki raid 5:tä vastaavalle ohjelmalliselle kokoonpanolle. Raid 5:ssä tieto kirjoitetaan 0-tason tapaan useammalle asemalle lomitettuna, mutta itse tiedon lisäksi asemille tallennetaan hajautetusti pariteettidata. Sen osuus vie kokonaisuudesta aina yhden kokonaisen fyysisen aseman verran tilaa, joten esimerkiksi neljän 500 gigatavun kiintolevyn muodostaman raid 5 -kokoonpanon tallennustila on 1500 Gt.

Raid 5 -kokoonpano kestää yhden fyysisen levyn vikaantumisen. Tällöin asemien sisältämä tieto voidaan palauttaa jäljelle jääneiden levyjen tiedon sekä pariteettitiedon perusteella automaattisesti, ja lisäämällä vikaantuneen levyn tilalle uusi, kokoonpano voidaan rakentaa ennalleen tietojen häviämättä.

Toisen aseman vikaantumista raid 5 ei kestä, oli levyjä kuinka monta tahansa. Palvelimissa käytössä on myös raid 6, jossa pariteettidataa kirjoitetaan enemmän, ja pakka kestää kahden levyn vikaantumisen.

Raid 5 parantaa raid 0:n tavoin levyjen lukusuorituskykyä, joskin jonkin verran vähemmän. Kirjoitussuorituskyky sen sijaan kärsii, koska pariteettidatan laskentaan ja kirjoittamiseen kuluu aikaa. Kokoonpanossa ei kannata käyttää kovin suurta määrää levyjä, koska levyjen mahdollisten viallisten sektorien aiheuttamien ongelmien todennäköisyys kasvaa levymäärän mukana.

RAID 1+0

Asemien vähimmäismäärä: 4

Raid 1+0:sta käytetään joskus virheellisesti nimitystä raid 10. Nimen mukaisesti kyseessä on raid 0 ja 1 -tasot yhdistävä ratkaisu, jossa asemat peilaavat toisiaan, ja kullekin parille tieto on kirjoitettu lomitetussa muodossa suorituskyvyn parantamiseksi. 1+0-tila parantaa parhaimmillaan sekä suorituskykyä että vikasietoisuutta, mutta levyjä tarvitaan paljon, ja käytössä on vain puolet niiden kapasiteetista.

Opas julkaistu alun perin Mikrobitin kesäkuun numerossa. Bitti on luettavissa sekä paperilehtenä että digiversiona.