Raid و انواع آن

Raid و انواع آن

آشنایی با Raid و انواع آن:

RAID فن آوری است که برای افزایش کارایی و قابلیت اطمینان در ذخیره سازی داده ها استفاده می شود. RAID مخفف (Redundant Array of Inexpensive Disks) و یا (Redundant Array of Independent Drives) می باشد.

یک سیستم RAID از دو یا چند درایو که به صورت موازی کار می کنند تشکیل می شود. این درایوها می توانند به صورت هارد دیسک بوده و یا از SSD ها تشکیل شوند. به طور کلی سطوح مختلفی از RAID وجود دارد که هر یک از سطوح RAID ویژگی های خاص خود را دارد:

1ـ تحمل خطا: ادامه فعالیت با یک یا دو خرابی دیسک

2ـ کارایی: که تغییر در سرعت خواندن و نوشتن کل آرایه را در مقایسه با یک دیسک واحد نشان می دهد.

3ـ ظرفیت: ظرفیت آرایه بستگی به سطح RAID دارد و همیشه به اندازه دیسک های عضو RAID مطابقت ندارد. برای محاسبه ظرفیت نوع RAID خاص و مجموعه ای از دیسک های عضو می توانید از یک ماشین حساب آنلاین RAID استفاده کنید.

 

رید کنترلر چیست و چه کاربردی دارد؟

 

روش های ذخیره سازی رید:

 

روش های اصلی ذخیره داده در Array عبارتند از: 

 

ـ Striping :

 تقسیم جریان داده به بلوک های (Blocks) با اندازه مشخص (به نام اندازه بلوک سایز (Block size)) و سپس نوشتن این بلوک ها در یک RAID یک به یک. این روش ذخیره سازی داده ها روی عملکرد تأثیر می گذارد.

 

ـ Mirroring:

Mirroring یک روش ذخیره سازی است که در آن نسخه های یکسان داده به طور همزمان در اعضای RAID ذخیره می شوند. این نوع قرارگیری داده ها روی تحمل خطا و همچنین عملکرد تأثیر می گذارد.

 

ـ Parity:

یک روش ذخیره سازی است که از روش های نواری و کنترل استفاده می شود. در این تکنیک از تابعی استفاده می‌شود که هنگام بروز خرابی در یک هارد، بلاک از بین رفته را به کمک چکسام دوباره محاسبه می‌کند.

البته لازم به ذکر است امکان ترکیب این سه روش ذخیره سازی در رید وجود دارد و می‌توانید بر اساس نیازتان در رابطه با امنیت و کارایی، از ترکیب آنها استفاده کنید.

 

انواع سطوح RAID:

 

ـ سطح (RAID0 (Striping:

در سیستم RAID 0 داده ها به بلوک هایی تقسیم می شوند که در تمام درایوهای موجود در Array نوشته می شوند. با استفاده از چندین دیسک (حداقل 2) به طور همزمان، عملکرد عالی را در I/O (ورود و خروج داده) ارائه می دهد. در حالت ایده آل می توان با استفاده از چندین کنترلر و یک کنترل کننده در هر دیسک عملکرد را افزایش داد.

مزایا:

1ـ RAID 0 هم در کارهای خواندن و هم در نوشتن عملکرد عالی دارد.

2ـ از تمام ظرفیت ذخیره سازی استفاده می شود.

3ـ اجرای این فناوری آسان است.

مضرات:

1ـ RAID 0 تحمل خطا را ندارد. برای مثال اگر یک درایو خراب شود، تمام داده های موجود در RAID 0 از بین می روند. نباید از آن برای سیستم های مهم استفاده کرد.

موارد استفاده:

RAID 0 برای ذخیره سازی داده هایی کم اهمیت که باید با سرعت بالا خوانده و یا نوشته شوند، مانند ایستگاه روتوش تصویر یا ویرایش فیلم ایده آل است.

 

ـ سطح (RAID1 (Mirroring:

داده ها در دو درایو به صورت آینه ای ذخیره می شوند که این عامل سبب می شود، اگر یک درایو از کار بیافتد، کنترلر از درایو داده یا درایو آینه برای بازیابی داده استفاده می کند و به کار خود ادامه می دهد. برای ایجاد RAID1 حداقل به دو درایو نیازمند هستید.

مزایا:

1ـ RAID1 سرعت خواندن و نوشتن عالی را ارائه می دهد که قابل مقایسه با یک درایو منفرد است.

2ـ در صورت خرابی درایو، داده ها باید در درایو تعویض کپی شوند.

3ـ RAID1 یک فناوری بسیار ساده است.

مضرات:

1ـ نقطه ضعف اصلی این است که ظرفیت ذخیره سازی مؤثر تنها نیمی از کل ظرفیت درایو است زیرا همه داده ها دو بار نوشته می شوند.

2ـ راه حل های نرم افزاری RAID1  همیشه اجازه تعویض درایو خراب را نمی دهد. این بدان معناست که تعویض درایو خراب تنها پس از خاموش کردن رایانه ای که به آن وصل شده است امکان پذیر می باشد.

3ـ برای سرورهایی که به طور هم زمان به چند کاربر متصل است، ممکن است مناسب نباشد. زیرا چنین سرورهایی باید از قابلیت Hot swapping پشتیبانی کنند.

موارد استفاده:

RAID1 برای ذخیره سازی اطلاعات بحرانی به عنوان مثال سیستم های حسابداری ایده آل است. همچنین برای سرورهای کوچک که در آن فقط از دو درایو داده استفاده می شود نیز مناسب می باشد.

 

ـ سطح (RAID5 (Mirroring:

RAID5 رایج ترین سطح RAID با امنیت بالا می باشد. این رید حداقل به 3 درایو نیاز دارد اما می تواند با حداکثر 16 درایو نیز کار کند.

داده ها در تمامی درایو ها ذخیره می شوند. به این صورت که داده ها به صورت یکسان بین تمامی درایوها پخش و سپس ذخیره نمی شوند. بنابراین در صورتی که یکی از دستگاه ‌های ذخیره ‌سازی خراب شود، با اطلاعات موجود در هارد و اطلاعات parity ذخیره شده می‌توان اطلاعات سایر دستگاه ها را دوباره تولید نمود، در این نوع Raid استفاده از کنترلرهای سخت افزاری Raid توصیه می شود. معمولا در کنترلرهای سخت افزاری Raid در این نوع یک حافظه cache جهت افزایش بهره وری استفاده می شود.

مزایا:

1ـ ذخیره سازی داده کند اما بازخوانی داده ها سریع صورت می گیرد.

2ـ اگر درایو خراب شود، شما هنوز هم به همه داده ها دسترسی دارید، حتی در حالی که درایو خراب جایگزین شده است، کنترلر ذخیره سازی داده های موجود در درایو جدید را دوباره بازسازی می کند.

مضرات:

1ـ خرابی بر روی توان کاری تأثیر گذار خواهد بود.

2ـ این یک فناوری پیچیده است. اگر یکی از دیسک های موجود در یک Array با استفاده از دیسک های 4TB از کار بیفتد و جایگزین شود، بسته به بار روی Array و سرعت کنترلر، بازیابی اطلاعات (زمان بازسازی) ممکن است یک روز یا بیشتر طول بکشد. البته اگر در همین زمان درایو دیگری خراب شود کل داده از بین خواهد رفت.

موارد استفاده:

RAID5 یک سیستم همه جانبه خوب است که با ذخیره سازی کارآمد، امنیت عالی و عملکرد مناسب همراه است. این برای سرورهای که تعداد محدودی از درایوهای داده را دارند ایده آل می باشد.

 

ـ سطح (Raid6 (Striping with double parity:

RAID6 مانند RAID5 بوده اما داده برابری بر روی دو درایو نوشته می شود. این بدان معناست که حداقل به 4 درایو نیاز دارد و می تواند 2 درایو را که از کار افتاده اند را تحمل کند. البته احتمال خرابی دو درایو به صورت همزمان بسیار اندک است. اما اگر درایو در سیستم های RAID5 از بین برود و درایو جدیدی جایگزین آن شود، بازسازی درایو تعویض شده ساعت ها یا حتی بیشتر از روز طول می کشد. اگر در این مدت نیز رید دیگری از بین برود، داده های شما نیز از بین خواهد رفت. اما در RAID6 این مشکل کاملا حل شده است.

مزایا:

1ـ مانند RAID5، پردازش و انتقال داده بسیار سریع صورت می گیرد.

2ـ اگر دو درایو خراب شوند، شما هنوز هم به همه داده ها دسترسی دارید، حتی اگر درایوهای خراب جایگزین شوند. بنابراین RAID6 نسبت به RAID5 از امنیت بیشتری برخوردار است.

مضرات:

1ـ ذخیره اطلاعات نسبت به RAID5 کندتر صورت می گیرد به طوری در برخی مقالات آمده است که حدوداً 20% کندتر صورت می گیرد.

2ـ خرابی درایو بر روی عملکرد تأثیر گذار می باشد اما باز هم قابل قبول است.

3ـ این یک فناوری پیچیده است. بازسازی Array ای که در آن یک درایو شکست خورده باشد می تواند مدت زیادی طول بکشد.

موارد استفاده:

RAID6  یک سیستم همه جانبه خوب است که با ذخیره سازی کارآمد، امنیت عالی و عملکرد مناسب همراه است. در سرورهایی و برنامه هایی که از بسیاری از درایوهای بزرگ برای ذخیره سازی داده استفاده می کنند، نسبت به RAID5 ارجحیت بیشتری دارد.

 

ـ سطح Raid10 (ترکیب RAID 1 و RAID 0):

می توان مزایا (و معایب) RAID0  وRAID1 را در یک سیستم واحد ترکیب کرد. این پیکربندی RAID تودرتو یا ترکیبی است. این امنیت با Mirroring کردن کلیه داده ها در درایوهای ثانویه در هر مجموعه برای سرعت بخشیدن به انتقال داده صورت می گیرد.

مزایا:

1ـ اگر چیزی در زمان پیکربندی یکی از دیسک های موجود در RAID10 به اشتباه صورت گیرد زمان بازسازی بسیار سریع انجام می شود، زیرا تمام آنچه لازم است، کپی کردن تمام داده ها از درایو جدید است. این ممکن است به مدت 30 دقیقه برای درایوهای 1TB طول بکشد.

مضرات:

1ـ نیمی از ظرفیت ذخیره سازی صرف Mirroring می شود، بنابراین در مقایسه با آرایه های بزرگ RAID5 یا RAID6، این یک روش گران قیمت برای redundancy می باشد.

 

ـ سطوح RAID2,3,4 & 7:

گرچه این سطوح RAID وجود دارند اما رایج نیستند. به همین دلیل در این مقاله به آنها نمی پردازیم.

 

مشاهده قیمت و اطلاعات رید کنترلر اچ پی مدل P440/4GB FBWC

 

آیا RAID جایگزین پشتیبان گیری است؟

تمام سطوح RAID به جز RAID0 از خرابی درایو محافظت می کنند. برای مثال یک سیستم RAID6 از داده ها حتی زمانی که 2 دیسک بطور همزمان از بین می روند محافظت می کند. اما لازم است بگوییم برای امنیت کامل و حفظ داده ها به طور کامل، هنوز نیاز به تهیه نسخه پشتیبان از داده های یک سیستم RAID می باشد.

1ـ اگر همه درایوها همزمان به دلیل نوسان برق از کار بیافتند، این بک آپ مفید خواهد بود.

2ـ هنگامی که اطلاعات سیستم به دلایلی به سرقت برود مفید خواهد بود.

3ـ حتماً نسخه پشتیان را در محل دیگری ذخیره نمایید زیرا ممکن است شرایطی مانند آتش سوزی و غیره نسخه پشتیان شما را نیز نابود کند.

4ـ یکی دیگر از دلایل تهیه نسخه پشتیان خطای انسانی است. زیرا ممکن است برخی اطلاعات عمداً و یا سهواً توسط کاربر از سیستم پاک شود که در این حالت نسخه پشتیبان می تواند بسیار مفید باشد.

 

پیاده سازی های RAID:

 

ـ RAID نرم افزاری:

نرم افزار RAID یکی از ارزان ترین راه حل های RAID است. امروزه تقریباً هر سیستم عامل دارای قابلیت داخلی برای ایجاد RAID است، اگرچه برای تمام سطوح RAID نیست. ویرایش های خانگی ویندوز فقط به کاربر امکان ایجاد RAID0 را می دهند، در حالی که RAID1 و RAID5 فقط با استفاده از نسخه های سرور ویندوز ایجاد می شوند. طرح RAID ایجاد شده توسط ویندوز به طور جدا با سیستم عامل میزبان در ارتباط است و بنابراین از پارتیشن های آن نمی توان برای مثال در بوت دوگانه استفاده کرد.

نرم افزار RAID بر اساس رایانه کاربر ایجاد شده و بنابراین از CPU سیستم میزبان برای پیاده سازی استفاده می کند. لازم به ذکر است که در صورت وجود سطوح RAID 0 و 1، بار CPU بسیار ناچیز است، اما برای انواع RAID مبتنی بر برابری، بار CPU بسته به توان CPU و تعداد دیسک ها از 1 تا 5 درصد متفاوت است.

محدودیت های خاصی در استفاده از نرم افزار RAID برای بوت شدن سیستم وجود دارد. فقط RAID1 می تواند دارای پارتیشن boot باشد، در حالی که بوت سیستم با یک نرم افزار RAID5 و RAID0  غیرممکن است.

به خاطر داشته باشید که در اکثر موارد RAID نرم افزار دارای قابلیت hot-swap نمی باشد و بنابراین در صورت نیاز به دسترسی مداوم، نمی توان از آن استفاده کرد.

 

ـ RAID سخت افزاری:

سخت افزار RAID با استفاده از سخت افزار جداگانه ایجاد می شود. اساساً دو گزینه وجود دارد:

1ـ تراشه RAID ارزان قیمت احتمالاً در مادربرد ساخته شده است.

2ـ گزینه ای گرانتر با یک کنترلر RAID مستقل پیچیده. این کنترلرها می توانند به CPU مخصوص حافظه کش پشتیبانی شده از باتری مجهز باشند و معمولاً از hot-swap پشتیبانی می کنند.

 

مزایای RAID سخت افزاری نسبت به RAID نرم افزاری:

1ـ از CPU کامپیوتر میزبان استفاده نمی کند.

2ـ به کاربر اجازه ساخت boot partitions را می دهد.

3ـ خطاها را بهتر کنترل می کند، زیرا دارای ارتباط مستقیمی با سایر دستگاه ها می باشد.

4ـ از قابلیت hot-swap پشتیبانی می کند.

 

خرید انواع رید کنترلر

برگشت به بالا