## Klasifikasi dan Manfaat RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks)
Basuki Winoto, Agus Fatulloh
Politeknik Negeri Batam Parkway, Batam Centre, Batam 29461, Indonesia bas@polibatam.ac.id , agus@polibatam.ac.id

## Abstract
RAID was intended to resolve the need of having an abundant storage capacity by aggregating multiple disks. The ability to mirror one disk to another allows user obtaining a very basic fault tolerant system with RAID. Mirror disk provides an exact copy of the  mirrored one. In the event of one disk  failed, the data contained in it can be rebuilt based on the copy stored in the mirror disk. The use of Hamming-code parity provides fault tolerant system similar to  mirroring  with  more  usable  capacity  in  aggregate.  Parity  requires  less  space  per  chunk  of  data,  yet  it  has  the ability  to  reconstruct  the  missing  data.  Parity  data  can  be  stored  in  a  single  disk  or  can  be  distributed  to  multiple disks for a better  write performance.  An improvement in fault tolerant level can be achieved by  storing the parity data twice as much that will allow the system to rebuild the data in the event of two disks failure at the same time. This  paper  covers  the  classification  of  basic  and  hybrid  RAID,  and  also  the  benefit  of  RAID  system.  The implementation of RAID  in  modern operating  systems, Windows 7 and Ubuntu 10.04, will give reader a sense of RAID systems at work.
Keywords: RAID, storage capacity, aggregation, fault tolerant

## 1. RAID dan Kebutuhan Hard disk
RAID  atau  Redundant  Array  of  Inexpensive  Disks adalah  teknik  agregasi  sejumlah  perangkat  hard  disk untuk  mengatasi kebutuhan  kapasitas  hard disk  yang terus  meningkat.  Dalam  implementasinya  RAID berupa sekumpulan hard disk yang diatur sedemikian rupa  sehingga  memiliki  total  kapasitas  lebih  banyak dibanding  kapasitas  satu  buah  hard  disk  paling mutakhir [1].
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].

## Gambar 1. Ledakan Informasi

## 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. Cara seperti demikian menjadi solusi untuk
Article History Received 13 February 2012 Accepted 16 March 2012
Jurnal Integrasi vol. 4, no. 1, 2012, 78-82 ISSN: 2085-3858 (print version)
kebutuhan  ruang  hard  disk  yang  luas.  Misalkan kebutuhan ruang hard disk sebesar 12 TB (Terabytes) bisa dipenuhi dengan cara menggabungkan tiga buah hard  disk  dengan  kapasitas  masing-masing  4  TB. Teknik  penggabungan  seperti  demikian  disebut sebagai RAID level 0.
Selain  untuk  mendapatkan  kapasitas  hard  disk  yang luas, teknik RAID juga digunakan untuk menyelamatkan data dari potensi kerusakan. Caranya adalah  dengan  memanfaatkan  beberapa  hard  disk untuk  menyimpan  data  yang  sama.  Misalkan  dua buah  hard disk dengan  kapasitas  masing-masing 500 GB  (Gigabytes)  digabung  dengan  teknik  RAID, namun kali ini hard disk kedua akan digunakan untuk menyimpan  data  yang  sama  dengan  hard  disk pertama. Sehingga jika hard disk pertama mengalami kerusakan,  maka  data  masih  dapat  diselamatkan  dari salinan di hard disk kedua. Teknik ini disebut sebagai RAID  level  1.  Total  kapasitas  yang  bisa  digunakan tetap 500 GB dan bukan jumlah total 1 TB layaknya pada teknik RAID 0.

## Gambar 2. Perbandingan RAID 0 dan RAID 1
Dari  kedua  teknik  tersebut,  RAID  0  memberikan keuntungan  pemanfaatan  kapasitas  hard  disk  yang maksimal,  sementara  RAID  1  menguntungkan  dari sisi  penyelamatan  data  di  saat  terjadi  kerusakan. Sebaliknya  kedua  teknik  di  atas  juga  memiliki kelemahan.  Jika  terjadi  kerusakan  pada  RAID  0, maka data tidak dapat diselamatkan karena tidak ada salinannya,  sedangkan  RAID  1  menyebabkan kapasitas  yang  dapat  digunakan  hanya  setengah  dari kapasitas  total  seluruh  hard  disk.  Teknik  RAID berikutnya  adalah  RAID  2,  RAID  3,  dan  RAID  4
yang  bertujuan  memberikan  pemanfaatan  kapasitas hard  disk  yang  maksimal  sekaligus  memberikan peluang  penyelamatan  data  jika  ada  kerusakan  hard disk.
Teknik RAID 2, RAID 3, dan RAID 4 menggunakan salah  satu  hard  disk  sebagai  penyimpan  data  parity menurut  aturan  Hamming  code.  Data  parity  tersebut dapat  digunakan  untuk error-correcting pada  hard disk  dalam  rangkaian  RAID  yang  mengalami kerusakan.  Ketiga  teknik  ini  hanya  menggunakan satu  hard  disk  saja  sebagai  hard  disk  parity-nya, sehingga  kapasitas  yang  bisa  digunakan  bisa  lebih dari  setengah  total  kapasitas  hard  disk  dalam  RAID. Misalkan  empat  buah  hard  disk  dengan  kapasitas masing-masing 1 TB disusun dengan teknik RAID 3, maka  satu  hard  disk  berperan  sebagai  parity  disk sebesar  1  TB  dan  tiga  hard  disk  lainnya  dapat 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 hard disk tertentu.
Gambar 3. Ilustrasi RAID 4
Penulisan  data  parity  pada  hard  disk  tertentu menyebabkan kinerja ketiga teknik RAID 2, RAID 3 dan  RAID  4  tergantung  pada  proses  pengaksesan hard disk yang digunakan sebagai parity disk. 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.  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.

## Gambar 4. Ilustrasi RAID 5
Baik  RAID  2,  RAID  3,  RAID  4  maupun  RAID  5 merupakan  teknik  yang  baik  untuk  mengantisipasi kerusakan  salah  satu  hard  disk  dalam  rangkaian RAID. Keberadaan data parity mampu menjamin jika data hilang di satu hard disk akan dapat dikembalikan seperti  semula.  Namun  demikian,  batas  toleransi teknik  tersebut  hanya  berlaku  untuk  kerusakan  pada satu  hard  disk  saja.  Keempat  teknik  RAID  tersebut tidak  dapat  mengembalikan  data  pada  saat  terjadi kerusakan  pada  dua  hard  disk  sekaligus  secara bersamaan.
Untuk  dapat  menjamin  kembalinya  data  pada kerusakan  dua  hard  disk  sekaligus,  maka  diperlukan data  parity  dua  kali  lipat.  Teknik  ini  disebut  sebagai RAID  6  yaitu  komposisi  hard  disk  dengan  dua  data parity  tersebar.  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.

## Gambar 5. Ilustrasi RAID 6
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.

## Tabel 1. Perbandingan RAID
Tipe Jumlah Disk Minimal Kapasitas Maksimal* Fault Tolerant Ket. RAID 0 2 100% Tidak Striped RAID 1 2 50% Ya Mirrored RAID 2 3 66% Ya Bit parity
RAID 3 3 66% Ya Byte parity RAID 4 3 66% Ya Block parity RAID 5 3 66% Ya Distributed block parity RAID 6 4 50% Ya** Distributed double block parity
*dengan jumlah hard disk minimal **hingga dua disk

## 3. Implementasi RAID
Teknik  RAID  umumnya  diimplementasikan  dengan menggunakan perangkat keras RAID controller  yang mendukung RAID 0, RAID 1, RAID 5, RAID 6 dan beberapa hybrid RAID. Teknik RAID 2, RAID 3 dan RAID  4  sudah  jarang  digunakan  karena  dari  sisi kinerja  dan  manfaat  sudah  tergantikan  oleh  RAID  5. Sementara  implementasi  RAID  dalam  bentuk perangkat  lunak  dapat  ditemui  berupa  bagian  dari sistem operasi. Dibandingkan dengan perangkat keras RAID,  pengunaan  perangkat  lunak  RAID  lebih membebani sistem operasi dan mempengaruhi kinerja sistem.

## Gambar 6. RAID 0 dan RAID 1 di WIndows 7
Gambar  di  atas  adalah  layar  panel  Computer Management pada sistem operasi Windows 7 dengan empat buah hard disk tambahan (Disk 1, Disk 2, Disk 3,  Disk  4)  dengan  kapasitas  masing-masing  509  MB (Megabytes). Disk 1 dan Disk 2 digabungkan dengan teknik RAID 0 menjadi sebuah volume dengan nama RAID0 dan dikenali oleh sistem operasi sebagai disk huruf E: berkapasitas total 1018 MB. Disk 3 dan Disk 4  digabungkan  dengan  teknik  RAID  1  menjadi sebuah  volume  dengan  nama  RAID1  dan  dikenali
oleh sistem operasi sebagai disk huruf F: berkapasitas total 509 MB.
Disk  E:  yang  mengunakan  RAID  0  memiliki kapasitas  maksimal  yang  lebih  besar  dari  disk  F: yang  menggunakan RAID 1,  namun data dalam disk F: masih bisa diselamatkan meskipun salah satu hard disk mengalami kerusakan.

## Gambar 7. Efek Kerusakan Hard disk pada sistem RAID 0 dan RAID 1
Layar panel menunjukkan kedua volume RAID0 (E:) gagal diakses saat Disk 2 mengalami kerusakan. Disk 2  seharusnya  berisi  setengah  data  pada  E:.  Ketika Disk  2  tidak  dikenali  oleh  sistem  operasi  maka volume E: secara keseluruhan dinyatakan tidak dapat diakses.  Sementara  Disk  1  hanya  memiliki  setengah dari keseluruhan data yang seharusnya.
Demikian pula dengan RAID1 (F:) gagal diakses saat Disk  4  mengalami  kerusakan.  Sistem  operasi menyatakan  secara  keseluruhan  volume  F:  tidak dapat  diakses.  Meskipun  demikian,  karena  metode RAID  1  adalah  menyalin  seluruh  data  ke  dua  hard disk maka dalam keadaan ini Disk 3 masih memiliki data yang utuh. Dengan demikian proses rekonstruksi data masih dapat dilakukan setelah mengganti Disk 4 dengan hard disk baru.
Gambar 8. Proses Rekonstruksi Data pada RAID 1
Setelah  Disk  2  dan  Disk  4  diganti  dengan  dua  hard disk  baru  berkapasitas  sama.  Volume  RAID1  dapat diaktifkan  kembali  melalui  proses  rekonstruksi  data menggunakan data utuh yang tersimpan pada Disk 3. Data akan disalin ulang ke Disk 4 pengganti sehingga volume  RAID1  kembali  seperti  semula  dan  dikenali sebagai disk huruf F: [3].
Sementara volume RAID0 tidak dapat direkonstruksi seperti halnya RAID1 karena setengah datanya hilang akibat kerusakan pada Disk 2. Disk 1 hanya memiliki setengah data saja dan disk pengganti tidak memiliki informasi  yang  tadinya  dimiliki  oleh  Disk  2.  Dalam hal ini, volume E: tidak dapat direkonstruksi.
Lingkungan  sistem  operasi  Windows  7  mendukung penggunaan  software  RAID  untuk  sistem  RAID  0 dan  RAID  1  saja.  Sedangkan  untuk  RAID  5  masih membutuhkan perangkat keras RAID controller.
Di  lingkungan  sistem  operasi  Linux  Ubuntu  10.04, implementasi  software  RAID  dilakukan  melalui paket  aplikasi mdadm yang  mendukung  RAID  0, RAID 1, RAID 4, RAID 5, RAID 6 dan  RAID 1+0. Aplikasi mdadm juga  tersedia  untuk  distro  Linux lainnya  [4].  Gambar  di  bawah  adalah  contoh  empat buah hard disk /dev/sdb1 , /dev/sdc1 , /dev/sdd1 dan /dev/sde1 dengan  kapasitas masing-masing  500  MB  yang  digabung  dengan RAID  5.  Hasil  penggabungan  dikenali  oleh  sistem sebagai  perangkat  baru  dengan  nama /dev/md0 . Kapasitas total yang diperoleh dari keempat hard disk tersebut  adalah  1,5  GB  dengan  500  MB  sebagai kapasitas untuk menyimpan data parity.
Gambar 9. Implementasi RAID 5 di Linux

## 4. Kesimpulan
RAID berguna dalam hal memperoleh kapasitas hard disk  yang  luas  dari  hasil  penggabungan  beberapa hard  disk  (RAID  0).  RAID  juga  berguna  untuk memperoleh  sistem  yang  toleran  terhadap  kerusakan hard  disk  (selain  RAID  0).  Dukungan  RAID  dapat diperoleh  melalui  perangkat  keras  RAID  controller maupun  perangkat  lunak  RAID.  Sistem  operasi Windows  7  mendukung  implementasi  RAID  0  dan RAID  1.  Aplikasi  mdadm  di  lingkungan  Linux mendukung implementasi RAID 0, RAID 1, RAID 4, RAID 5, RAID 6 dan RAID 1+0.

## 5. Pustaka
[1]  SNIA,  “Common  RAID  Disk  Data  Format Specification”, SNIA, 2009
[2]  Gantz,  John  F.,  “The  Diverse  and  Exploding Digital Universe”, IDC, 2008
[3]  -,  “Replace  a  Drive  in  a  Windows  7  RAID  1”, http://answers.microsoft.com/en- us/windows/forum/windows_xp-hardware/replace- drive-in-a-windows-7-raid-1/08f79d67-c05f-4fca- 96ea-766e81d13a56 , diakses bulan Maret 2012
[4] -, “RAID Setup”, https://raid.wiki.kernel.org/articles/r/a/i/RAID_setup_ cbb2.html , diakses bulan Maret 2012