RAID چیست؟
RAID فناوری‌ای برای ذخیره سازی به حساب می‌آید و مولفه‌های دیسک را در راستای بهبود عملکرد با یک دیگر ترکیب می‌کند. این سیستم حاوی دو یا چند درایور است که می‌توانند به صورت موازی کار کنند. این فناوری، به ترکیب چندین دیسک مستقل و نسبتا کوچک در یک فضای ذخیره سازی با اندازه بزرگ می‌پردازد. دیسکهای موجود در آرایه را اعضای آن می‌نامند. این دیسک‌ها می‌توانند به روش‌های مختلفی در آرایه ترکیب شوند که به آن سطوح RAID می‌گویند. هر یک از این سطوح، ویژگی‌های خاص خود را دارد که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- می‌توانند خطاها را تحمل کنند و حتی پس از خرابی های متعدد در یک یا چند دیسک از بین نروند.
- این آرایه می‌تواند عملکرد‌ها در تغییرات سرعت خواندن و نوشتن را در مقایسه با یک دیسک نشان دهد.
در این مقاله به معرفی RAID می‌پردازیم و ویژگی‌ها و مزایا و معایب آن را بیان می‌کنیم، پس با ما همراه باشید.
سطوح RAID
در حال حاضر روش‌های مختلفی از توزیع دیتاها در سطح‌های گوناکون RAID استاندارد شدند. سطوح استاندارد به سه دسته Standards RAID Level ،Nested RAID و Non-Standard RAID Levels تقسیم می‌شود
سطح Standards Raid Level
سطوح استاندارد RAID روش‌های برای ترکیب چندین دیسک سخت یا SSD در یک واحد منطقی هستند که هدف آن‌ها بهبود عملکرد، افزایش تحمل خطا، یا هر دو مورد است، انواع RAIDهای سطح استاندارد:
1. RAID 0
هر تعداد دیسک را دریافت و در حجم بزرگ تری ادغام می‌کند؛ می‌تواند با خواندن و نوشتن دیسک‌ها به طور همزمان میزان سرعت را افزایش دهد؛ ولی در صورت خرابی تنها یک دیسک، همه ی اطلاعاتی که روی همه دیسک‌ها قرار دارد از بین می‌رود و فایلی جداگانه می‌تواند از سرعت و ظرفیت همه ی درایور‌ها استفاده نماید. از جمله نقاط ضعف موجود در آن، این است که اضافی نمی‌باشد و از دست دادن هرکدام از آن‌ها به معنی از دست دادن کل اطلاعات است.
2. RAID 1
دادهها را در دو دیسک ذخیره می‌کند و تا زمانی که در یک دیسک بماند از بین نمی‌روند؛ در هر لحظه محتویات موجود در هر دو دیسک یکسان می‌باشد. توجه کنید در صورتی که درایو را به طور کامل گم کنید، همچنان می‌توانید از درایو دیگر استفاده کنید. اگر هر یک از درایوها از کار بیوفتد، می‌توانید درایو خراب را با زمان کم یا بدون توقف جایگزین کنید. این سطح از RAID از روش Mirroring استفاده می‌کند که هدف آن تضمین افزونگی داده است. در این روش، یک کپی دقیق و کامل از دادهها به صورت همزمان بر روی حداقل دو دیسک مجزا نوشته می‌شود. این امر باعث می‌شود که در صورت خرابی کامل یکی از دیسک‌ها دیسک دوم بلافاصله عملیات را بدون وقفه ادامه دهد و به سرعت جایگزین دیسک آسیب دیده شود.
3. RAID 5
برای استفاده به حداقل سه درایو نیاز دارد. و می‌تواند دیسک‌ها را با یکدیگر ترکیب و از دیتاها در برابر خرابی و از دست رفتن دیسک‌ها مراقبت نماید.
4. RAID 6
مشابه RAID 5 است، اما دیتاها در دو درایو نوشته می‌شوند. که باعث می‌شود اگر دو دیسک به طور همزمان از کار بیوفتند به کار خود ادامه دهند. با این حال، این حفاظت اضافی هزینه دارد و عملکرد نوشتاری کندتری نسبت به RAID 5 دارد.
سطوح Nested RAID
به برخی از سطوح RAID که بر اساس ترکیب سطوح آن، ایجاد می‌شوند Nested RAID می‌گویند که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
RAID 10 (1+0)
ترکیبی از RAID 1 و RAID 0 را در یک سیستم واحد ارائه می‌دهد که عملکرد و هزینه ی بالاتری را نسبت به RAID 1 دارد که امنیت و سرعت مناسب برای انتقال دادهها را فراهم می‌سازد.
RAID 01 (0+1)
مشابه RAID 1+0 است، ولی در سازماندهی دیتاها اندکی تفاوت دارد.
RAID 03
این سطح از نواری مشابه RAID 0، برای بلوک‌های دیسک مجازی RAID 3 استفاده می‌کند.
RAID 50 (5+0)
به ترکیب RAID 5 را با RAID 0 striping می‌پردازد تا بتواند RAID 5 را بدون کاهش حفاظت از دادهها بهبود بخشد.
Non-standard RAID levels
از این سطوح توسط شرکت‌ها یا سازمان‌ها برای استفاده اختصاصی توسعه داده می‌شوند، مانند:
RAID 7
مبتنی بر RAID 3 و RAID 4 است که باعث افزایش حافظه پنهان می‌شود و شامل مواردی چون :
- سیستم‌عامل جاسازی‌شده در زمان واقعی به‌عنوان یک کنترل‌کننده
- ذخیره‌سازی حافظه پنهان از طریق یک گذرگاه پرسرعت
RAID تطبیقی
این امکان را برای کنترلر فراهم می‌آورد تا بتواند برای ذخیره ی اطلاعات به صورت برابر، بر روی دیسک تصمیم گیری نماید. و با توجه به این که در میان انواع آن و نوع داده ی ثبت شده کدام یک عملکرد بهتری ارائه می‌دهند، انتخاب می‌کند.
Linux MD RAID 10
توسط هسته لینوکس این سطح ایجاد و از تشکیل آرایه‌های Nested RAID و غیر استاندارد پشتیبانی می‌کند. علاوه بر آن، این نرم افزار می‌تواند از تنظیمات استاندارد RAID 0، RAID 1، RAID 4، RAID 5 و RAID 6 پشتیبانی کند.
از چه نوع RAID استفاده کنیم؟
- بدون RAID – در صورتی که بتوانید چندین ساعت خرابی و حتی از بین رفتن اطلاعات در زمان بازاریابی سایت از پشتیبان‌گیری تحمل کنید، مناسب است.
- RAID 0 – در صورتی که دیتاها بی اهمیت باشند و حذف شوند مناسب است، اما عملکرد آن بسیار مناسب است.
- RAID 1 – در صورتی که به دنبال دستیابی ارزان‌تری به افزونگی دیتاها و یا سرعت خواندن هستید، خوب است.
- RAID 5/6 – در مواردی همچون سرورهای وب، محیط‌های خواندنی بالا، یا آرایه‌های ذخیره‌سازی بسیار بزرگ به عنوان یک شی واحد، خوب است.
- RAID 10 – راهکاری همه جانبه که سرعت خواندن و نوشتن بیشتر و همچنین افزونگی اضافی را فراهم می‌کند.
RAID Controller چیست؟
کنترلر RAID یک جزء حیاتی در مدیریت آرایه‌های RAID است که به عنوان رابط بین سیستم عامل و دیسکهای فیزیکی عمل می‌کند. این کنترلر، عملیات پیچیده‌ای مانند تقسیم دادهها، Mirroring و محاسبات توازن را به صورت سخت افزاری یا نرم افزاری کنترل می‌کند. کنترلرهای سخت افزاری دارای پردازنده و حافظه اختصاصی بوده و بار محاسباتی را از دوش واحد پردازش مرکزی (CPU) برمی‌دارند. این امر منجر به عملکرد بهتر می‌شود. در مقابل، کنترلرهای نرم افزاری از منابع CPU و حافظه سیستم استفاده می‌کنند و گرچه ارزان‌ترند، اما می‌توانند سرعت سیستم را کاهش دهند.
RAID چه کاری انجام نمی‌دهد؟
- جایگزین پشتیبان گیری نیست.
- نمی‌تواند از شما در برابر خرابی‌ها و مسائل امنیتی محافظت نماید؛ و تنها می‌تواند از شما در برابر خرابی درایو حفاظت نماید.
- شما نمی‌توانید اندازه ی آرایه‌ها را به صورت دلخواه تغییر دهید و به راحتی درایوی را به آرایه اضافه نمایید.
پیاده سازی RAID
پیاده سازی RAID به روشی اطلاق می‌شود که طی آن یک آرایه RAID عملا در یک سیستم کامپیوتری یا سرور راه اندازی و مدیریت می‌شود. به طور کلی دو روش اصلی برای پیاده سازی RAID وجود دارد: سخت افزاری و نرم افزاری.
RAID مبتنی بر سخت افزار
به یک کنترلر اختصاصی نصب شده در سرور نیاز دارد. این کنترلرها را می توان از طریق بایوس کارت یا Option ROM قبل از بوت شدن سیستم عامل پیکربندی کرد. و پس از بوت شدن سیستم عامل، ابزارهای پیکربندی اختصاصی از سازنده هر کنترل کننده در دسترس است.
در RAID سخت افزاری که با استفاده از سخت افزار جداگانه ایجاد می‌شود. دو گزینه وجود دارد:
- یک تراشه، ارزان قیمت که احتمالا در مادربرد قرار دارد.
- گزینه گران تر با یک کنترلر RAID مستقل و پیچیده. این کنترل‌کننده‌ها می‌توانند به CPU، حافظه نهان پشتیبان گیری شده با باتری و معمولا Hot Swapping مجهز شوند، که گزینه ی گران‌تری به حساب می‌آیند.
یک کارت RAID مبتنی بر سخت‌افزار، به مدیریت تمامی آرایه ها می‌پردازد و دیسکهای منطقی را بدون هیچ هزینه‌ای از جانب خود سیستم برای سیستم فراهم می‌کند. در کنار آن، می‌تواند انواع مختلفی از پیکربندی های RAID را به طور همزمان به سیستم ارائه دهد.
RAID مبتنی بر نرم افزار
یکی از ارزان ترین راه حل های RAID به حساب می‌آید و به عنوان گرینه ای مناسب در سرورهای اختصاصی به حساب می‌آید؛ به این معنی که RAID 1 هیچ هزینه ای ندارد و در صورتی که از حافظه محلی روی سیستم استفاده می‌کنید، توصیه می‌شود. در کنار آن بایستی درایورهای موجود در آن نیز در یک نوع و اندازه باشند. نرم افزار RAID یکی از ارزان ترین راه حل‌های RAID محسوب می‌شود.
RAID مبتنی بر نرم افزار، بخشی از قدرت محاسباتی سیستم را برای مدیریت پیکربندی RAID کنترل می‌کند. بنابراین اگر به دنبال بیشترین سرعت در عملکرد هستید، به شما پیشنهاد می‌کنم از کارت RAID مبتنی بر سخت افزار استفاده کنید.
مزیت های RAID سخت افزاری نسبت به RAID نرم افزاری
- عدم استفاده از CPU کامپیوتر میزبان
- فراهم سازی ایجاد پارتیشن‌های بوت برای کاربران
- ارتباط مستقیم با دستگاه و به دنبال آن، بهتر مدیریت کردن خطاها
- پشتیباتی از hot-swapping
مزایا و معایب RAID
تصمیم گیری برای استفاده از یک پیکربندی RAID خاص نیازمند سنجیدن دقیق تعادل میان بهبود سرعت و امنیت داده در مقابل هزینه‌های اضافی و پیچیدگی‌های فنی است. در ادامه به مرور مهم‌ترین مزایا و معایب استفاده از فناوری RAID می‌پردازیم:
| مزایای RAID | معایب RAID |
|---|---|
|
|
و در آخر
RAID به عنوان روشی برای قرار دادن منطقی چندین دیسک در یک واحد آرایه می‌باشد و می‌تواند افزونگی ایجاد کند، عملکرد را بهبود بخشد، یا هر دو را انجام دهد. و نباید جایگزینی برای پشتیبان گیری از اطلاعات شما در نظر گرفته شود. اگر داده‌های حیاتی روی یک آرایه RAID می‌روند، باید در درایو فیزیکی دیگری یا مجموعه‌ای منطقی از درایوها پشتیبان‌گیری شوند.
سوالات متداول
به طور کلی RAID سخت افزاری بهتر است زیرا عملکرد و قابلیت اطمینان بالاتری دارد. RAID نرم افزاری ارزان‌تر است و نیازی به سخت افزار اضافی ندارد، اما بخشی از منابع CPU سیستم را مصرف می‌کند.
خیر، RAID برای تحمل خطا و حفظ دسترسی مداوم به دادهها در صورت خرابی یک یا چند دیسک طراحی شده است. پشتیبان گیری برای بازیابی داده در صورت حوادثی مانند خطای انسانی، خرابی نرم افزار یا بلایای فیزیکی طراحی شده است.
بله، برای بهره وری حداکثری، دیسک‌ها باید هم اندازه باشند.
منابع
- https://www.techtarget.com/searchstorage/definition/RAID
اولین دیدگاه را اضافه کنید.