Muốn "bơm" cho PC Windows? Bạn có thể tăng hiệu suất phần mềm và độ tin cậy lưu trữ với hai công nghệ: Redundant Array of Independent Drives (RAID - Mảng Đĩa Độc Lập Thư Dư) và Hệ Thống Tệp Phục Hồi (ReFS - Resilient File System) của Microsoft. Yêu cầu duy nhất là ít nhất hai ổ đĩa dự phòng.
Bạn đang thắc mắc ReFS có hiệu suất ngang ngửa với NTFS đã già không? Bài viết này so sánh hiệu suất hệ thống tệp mới của Microsoft với RAID1, RAID0, và hiệu suất ổ đơn. Và chúng ta sẽ thảo luận các ứng dụng khả thi cho RAID1-ReFS.
Bắt Đầu Với RAID
Tạo volume RAID giờ rất dễ dùng Windows Storage Spaces (Không Gian Lưu Trữ Windows). Người dùng chỉ cần gõ Storage Spaces vào thanh Tìm kiếm và chạy chương trình.
Sau khi chạy Storage Spaces, bạn sẽ cần nhấp nút Change settings (Thay đổi cài đặt).
Bạn sẽ tạo storage pool (nhóm lưu trữ). Chọn Create a storage (Tạo một lưu trữ). Sau đó chọn hai ổ dự phòng để thêm vào mảng. Quan trọng lưu ý rằng thêm hoặc xóa ổ khỏi volume sẽ phá hủy tất cả dữ liệu trên đĩa, vì vậy hãy thận trọng.
Bạn sẽ thấy các tùy chọn cấu hình để tạo storage pool. Hai phần bạn cần chú ý là: (1) Resiliency type (Loại khả năng phục hồi) và (2) File system (Hệ thống tệp). Resiliency type với hai ổ giới hạn ở Two-way mirror (Gương hai chiều - RAID1) và Simple (Đơn giản - RAID0). Loại phân vùng bao gồm NTFS và ReFS. Nếu chọn Simple, tùy chọn duy nhất là NTFS, vì ReFS được thiết kế cho hai ổ trở lên.
Sau khi tạo volume RAID và gán chữ cái ổ, phân vùng hoạt động tương tự như ổ cứng. Người dùng có thể chia sẻ ổ qua mạng, di chuyển tệp đến nó, hoặc cấu hình phần mềm chỉnh sửa video/ảnh ghi dữ liệu cache vào nó. Ở khả năng cuối cùng, RAID có thể cải thiện hiệu suất nhiều ứng dụng thương mại, như Adobe Premiere và Photoshop. Như đã chỉ ra, các loại software RAID khác nhau tồn tại, mỗi loại có ưu nhược điểm.
Trong Hệ Điều Hành Windows (OS), ba loại RAID tiêu dùng chính tồn tại: RAID1, RAID0, và RAID5 (còn nhiều biến thể RAID khác). Bên cạnh đó, có hai cách phổ biến để format RAID: NTFS và Resilient File System (ReFS). ReFS xuất hiện trong Windows 8.1 và dù vẫn đang phát triển, nó cung cấp độ tin cậy và hiệu suất.
Các Loại RAID Windows
- RAID0: RAID0 về mặt kỹ thuật là tên gọi sai. Nó dùng hai ổ, nhưng không có gì về sự sắp xếp là dư thừa. Mỗi ổ giữ một nửa dữ liệu cài trên lắp ráp. Thay vì cung cấp dư thừa, RAID0 cung cấp hiệu suất thuần túy. RAID0 không thể format thành ReFS nên nó kẹt với NTFS.
- RAID1: RAID1, hay mirroring (gương), yêu cầu hai ổ. Nhược điểm là nó cung cấp dung lượng lưu trữ của chỉ một ổ. Dữ liệu được sao chép như nhau trên cả hai ổ, cung cấp dư thừa nếu một ổ bị sự cố. RAID1 cũng tăng tốc đọc ổ đĩa, dẫn đến khởi chạy chương trình nhanh hơn và đọc cache nhanh hơn.
- RAID5: Tôi sẽ không bao phủ RAID5 trong bài này. Nó yêu cầu ít nhất ba ổ, nhưng cung cấp dung lượng lưu trữ khả dụng lớn hơn RAID1.
Các Loại Hệ Thống Tệp Windows
Hai hệ thống tệp quan trọng (hệ thống tệp là gì?) trong Windows 10 là Resilient File System (ReFS) và "New" Technology File System (NTFS) đã cũ kỹ. NTFS là hệ thống tệp tiêu chuẩn trên Windows, nhưng nếu bạn có hai hoặc nhiều ổ cứng dự phòng (giống hoặc rất tương tự), hãy cân nhắc dùng ReFS. ReFS giảm bit-rot (suy thoái bit), làm cho nó lý tưởng cho format hệ thống lưu trữ. Và nó cho hiệu suất tương tự như phân vùng RAID1 format NTFS. Mặc dù ReFS khá mới và có thể bị bug, trải nghiệm của tôi với nó đã tuyệt vời.
Các Benchmark RAID
Hiệu suất ổ đĩa có thể ảnh hưởng nhiều tác vụ tính toán khác nhau trên Windows. Đặc biệt, lướt web thường đọc/ghi dữ liệu vào cache trình duyệt. Nếu cache nằm trên ổ chậm, trình duyệt cảm giác kém "giật gân" hơn nếu nó ở trên ổ thể rắn nhanh (SSD - Solid State Drive), đó là lý do chúng ta benchmark ổ cứng.
Để xác định loại mảng và hệ thống tệp nhanh nhất, tôi lắp máy test với dock SATA và cắm hai SSD OCZ Onyx cũ. Tôi benchmark bốn cấu hình RAID: RAID1 (NTFS), RAID1 (ReFS), RAID0, và ổ đơn format NTFS. Tôi dùng AS-SSD cho tất cả benchmark tổng hợp và so sánh với CrystalDiskMark, như phương tiện xác thực thứ hai cho kết quả AS-SSD. Cuối cùng, tôi chạy vài test "thực tế" dùng 7-Zip và Handbrake (5 dùng Handbrake). Test dùng Android Studio làm compiler thất bại hoàn toàn.
Đọc/Ghi Ngẫu Nhiên (4KB)
Mảng RAID không xử lý tốt độ sâu hàng đợi ngắn (short queue depths - thứ hầu hết người dùng cần). Do đó, tôi khuyên không dùng RAID cho lướt web hay văn phòng. Có lợi thế ~9% dùng ổ đơn cho đọc ngẫu nhiên so với các cấu hình ổ khác.
Về tốc độ ghi, RAID0 thống trị đối thủ. Nó nhanh gần 50% so với đối thủ. Điều này hợp lý, vì cả RAID1 và ổ đơn đơn giản sao chép dữ liệu như nhau trên tất cả ổ, trong khi RAID0 chia ghi giữa hai ổ.
Đọc/Ghi Tuần Tự (4KB)
Tốc độ đọc tuần tự thường chỉ ra hoạt động sao chép ổ đĩa. Bất cứ khi nào bạn di chuyển tệp, hiệu suất tốt hơn nên dẫn đến truyền tệp nhanh hơn. RAID1 cải thiện đáng kể đọc tuần tự ổ đĩa so với ổ đơn và RAID0. Về lý thuyết RAID0 cũng nên cải thiện đọc tuần tự, nhưng vì lý do nào đó benchmark tổng hợp không ủng hộ giả định này.
Đọc và ghi tuần tự là biểu tượng của sao chép tệp. Như dự kiến, RAID1-ReFS hoạt động kém nhất vì nó thực hiện checksum trên dữ liệu sao chép. Tuy nhiên, tổn thất hiệu suất không quá đáng kể. Ngược lại, RAID0 hoạt động thấp hơn kỳ vọng nhiều, dù nó hơi nhanh hơn ổ đơn và RAID1-NTFS.
Đọc/Ghi Ngẫu Nhiên (4KB, 64 Queue Depth)
Benchmark dùng độ sâu hàng đợi sâu, kết hợp đọc/ghi ngẫu nhiên, nên dự đoán hiệu suất server và ứng dụng thương mại. Về lý thuyết, RAID0 nên (và có) cung cấp hiệu suất ổ đĩa nhanh nhất trong bốn loại sắp xếp ổ. Nhưng RAID1 đến rất gần về tốc độ đọc và nó cung cấp dư thừa dữ liệu. Nếu RAID1 format bằng ReFS, nó mất rất ít tốc độ đọc, so với NTFS.
Về hiệu suất ghi hàng đợi sâu, RAID0 thống trị. Và cả RAID1-NTFS lẫn RAID1-ReFS chịu phạt hiệu suất không đáng kể do overhead liên quan đến duy trì mảng.
Hiệu Suất Thực Tế
Về hiệu suất thực tế, kết quả kém thú vị hơn. Cả Handbrake encoding và 7-Zip (giải nén), RAID0 có lợi thế khoảng 2-3% hiệu suất. Đối với nén thư mục ảnh 300MB lớn, tất cả mảng hoạt động kém hơn ổ đơn, chênh lệch 7% giữa ổ đơn và RAID1-ReFS.
Thật không may, tôi phải loại một số dữ liệu. Ví dụ, compile từ source code cho lợi thế hiệu suất khổng lồ nghiêng về RAID1-ReFS. Chênh lệch lớn đến mức tôi khá chắc phương pháp của tôi bị lỗi nghiêm trọng. RAID1 nhanh gần gấp đôi ổ đơn và RAID0 tăng ~20% so với ổ đơn. Tôi không đưa biểu đồ vì cần chạy lại test để xác nhận. Có thể có lỗi với môi trường build hoặc phương pháp test.
Ứng Dụng Khả Thi Cho RAID Trong Windows
Dựa trên benchmark, ứng dụng phù hợp cho RAID như sau:
- Ổ cache/scratch cho chỉnh sửa ảnh và video.
- Tạo ổ lưu trữ mạng với dư thừa dữ liệu và bảo vệ bit-rot.
- Ổ lưu trữ phần mềm.
Ổ cache/scratch: Driver Intel Rapid Storage Technology (RST) cho phép người dùng chỉ định ổ khác làm ổ cache. Ở dung lượng này, nhiều đọc/ghi được thực hiện trên ổ. Mảng RAID0 cung cấp — trên giấy — lợi thế lớn nhất. Mặc dù benchmark thực tế chỉ ra ổ đơn SSD có thể cung cấp lợi ích hiệu suất lớn nhất.
Ổ Lưu Trữ Mạng: Việc dùng rõ ràng cho ReFS là làm ổ lưu trữ. Thuộc tính toàn vẹn dữ liệu kết hợp với đọc nhanh lớn làm nó tuyệt vời cho streaming media qua mạng nhanh (tại sao cần 5GHz).
Ổ Lưu Trữ Phần Mềm: Trong sắp xếp này, người dùng chỉ cài phần mềm lên phân vùng RAID1. Nhờ lợi thế tốc độ đọc, dư thừa dữ liệu, và bảo vệ bit-rot, RAID1 format ReFS là nâng cấp lớn so với RAID1 format NTFS. Mặc dù nó chịu phạt hiệu suất nhỏ so với RAID1-NTFS, sự tăng cường toàn vẹn dữ liệu bù đắp khuyết điểm. Và trong môi trường production, buff toàn vẹn dữ liệu có thể đáng giá.
RAID1-ReFS Thực Sự Tốt
Mảng RAID format ReFS chỉ chịu phạt hiệu suất nhỏ so với NTFS — rõ ràng đáng giá sự đánh đổi. Mặc dù tôi không có đủ ổ để test cấu hình RAID khác (như RAID5), kết quả cho RAID1 rất khuyến khích. Tôi giả định ReFS sẽ hoạt động ít nhất cũng tốt trên các loại mảng khác.
Ý kiến của tôi: Mặc dù không được quảng cáo sẵn sàng cho môi trường production, theo trải nghiệm của tôi ReFS được dùng tối ưu nhất trong hệ thống lưu trữ và làm ổ lưu trữ phần mềm. Nó cũng có thể làm ổ cache ở mức trung bình.
Bạn đã thử dùng ReFS? Kết quả của bạn ra sao?