تکنولوژی Raid چیست و چه کاربردی دارد ؟

تکنولوژی Raid چیست  ؟ انواع Raid کدامند و چه مزایا و معایبی خواهند داشت.

اگر بخواهیم در ابتدا به صورت خلاصه Raid را توضیح دهیم باید بگوییم که این واژه مخفف کلمه اصلی Redundant Array of Independent Disks می‌باشد. که در بخش Storage و منبع ذخیره اطلاعات، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

_ عناوینی که به بررسی آنها پرداخته‌ایم :

۱. تکنولوژی Raid چیست؟
۲. تکنولوژی Raid چگونه کار می‌کند؟
۳. انواع Raid کدامند؟
۴. بهترین نوع RAID کدام است؟
۵. مزایا و معایب تکنولوژی Raid

تکنولوژی RAID چیست؟

در واقع واژه RAID، مخفف و برگرفته شده از اصطلاح Redundant Array of Independent Disks است. رید برای ایجاد کردن یک واحد کل، از تعدادی هارد دیسک کاربرد دارد. به بیان دیگر، با قرار دادن چند هارد دیسک در کنارهم و پیاده سازی RAID، همه آنها به یک مجموعه واحد تبدیل میشوند. بدین صورت سیستم عامل، همه هارد دیسک‌ها را به عنوان یک منبع واحد در نظر می‌گیرد. برای اینکه سیستم میتواند تعداد بسیاری هارد را شناسایی کند؛ باید این هاردها با یک روش به یکدیگر متصل شوند. این اتصال به شکل نرم افزاری و یا سخت افزاری صورت میگیرد و با اسم رید شناخته میشود‌. برای پاسخ به سوال تکنولوژی Raid چیست؟ به زبان ساده‌تری میتوان گفت که، Raid همان تکنولوژی مجازی سازی ذخیره دیتا میباشد.
تکنولوژی رید (RAID) از سطح‌بندی‌های متفاوتی پیروی میکند و بسته به اینکه در چه سطحی از رید پیاده سازی شده باشد؛ می‌توان از مزایای آن بهره برد. این مزایا شامل افزایش کارایی، امنیت اطلاعات و یا تلفیقی از این دو می‌باشد. چنین کاربردهایی را می‌توان در انواع وب سرور، کامپیوتر های شخصی و … که نیازمند افزایش کارایی و سرعت پردازش بالا دارند، بهره برد. لازم است بدانید که عملیات RAID کردن هاردها از حالت کاملا ساده و ابتدایی، در محیط ویندوز و از طریق پنجره Disk Management رخ میدهد.
سپس تکنولوژی Raid تا مرحله حرفه‌ای شدن، با استفاده از کارت‌های HBA امکان پذیر است. تمام این روش‌ها، یک مسئله کلی ساختاری RAID می‌باشد، که در هاردها صورت می‌گیرد. در واقع اولین حالت اولیه و ساده رید داخل ویندوز و پنجره Disk Management این است که، حالت چند هاردی را به Dynamic تغییر می‌دهد. با انتخاب کردن تمام این هاردها، تنها دو مدل Strip و Spanned را به عنوان حالت‌های RAID خواهیم داشت. از جمله نکات بسیار مهم این است که با تغییر دادن یک هارد به حالت Dynamic تمامی اطلاعات موجود بر روی آن پاک خواهد شد.

تکنولوژی Raid چگونه کار می‌کند؟

همانطور که پیش از این گفته‌ایم، RAID مخفف عبارت Redundant Array of Independent Disks است. که به معنی آرایه‌ای افزونه از دیسک‌های مجزا و مستقل می‌باشد. با قرارگیری داده‌ها بر روی یک عدد هارد دیسک، عملیات ورود و خروج را با یک همپوشانی ویژه انجام می‌شود. انجام شدن این همپوشانی موجب افزایش کارایی سیستم یعنی افزایش سرعت Read & Write می‌شود. هدف اصلی این تکنولوژی، ریکاور کردن دیتا در اثر Fail شدن هارد دیسک است. پس اگر یک هارد دیسک دچار نقص شود؛ همواره سیستم توانایی سرویس‌دهی را خواهد داشت.
حال برای شما جای سوال است که تکنولوژی Raid چگونه کار می‌کند؟ در رید، چندین هارد درایو فیزیکی، با یکدیگر ترکیب میشوند و میتوانند یک یا چند واحد منطقی ایجاد کنند. به گونه‌ای که اطلاعات و داده‌هایی را که بین چند هارد وجود دارد، توزیع کنیم. البته سیستم عامل، این هارد‌هایی که رید شده‌اند را به عنوان یک هاردِ واحد شناسایی خواهند کرد. پس این سیستم رید یک روش برای گروه بندی کردن درایو‌های فیزیکی مجزا داخل یک درایو بزرگتر به نام RAID می‌باشد. در چنین شرایطی، سرور توانایی این را دارد که به طور همزمان بین چند عدد درایو، خواندن را انجام دهد. همچنین کارایی در درایوهایی که رید شده‌اند؛ بسیار بهتر از نوع مجزای آن است.

اهداف تکنولوژی Raid

• افزایش امنیت

به دلیل اینکه داده‌ها و اطلاعات برروی دو یا چند هارد ذخیره می‌شود. در صورت بروز مشکل برای یک هارد، اطلاعات هارد دیگر وجود داردو این قابلیت امنیت این تکنولوژی را بالا می‌برد.

• افزایش کارایی داده‌های ورودی و خروجی

با استفاده از تکنولوژی RAID امکان این برای کنترلر وجود دارد که داده ها را به دو قسمت تقسیم کند و هر یک از بخش ها را در یک هارد قرار دهد و با این کار توانایی دسترسی به داده ها برای خواندن و نوشتن دو برابر می شود.

• افزایش ظرفیت

ترکیب چند هارد دیسک یک حافظه قوی باحجم بیشتر برای ذخیره سازی فراهم می‌کند

انواع Raid کدامند؟

همانطور که در قسمت بالا اشاره کردیم تکنولوژی RAID علاوه بر انواع مختلف، دارای سطح بندی متفاوتی نیز هستند. در ادامه به شما خواهیم گفت که انواع Raid کدامند؟ که در واقع به سه دسته کلی تقسیم می‌شوند.

۱. انواع Raid استاندارد یا Standard RAID Levels
۲. انواع Raid ترکیبی یا Nested RAID Levels
۳. انواع Raid غیراستاندارد یا Nonstandard RAID

انواع رید استاندارد

اصلی‌ترین مرجع که رید را معرفی کرده، هفت سطح مختلف را برای انوع استاندارد در نظر گرفته است. یعنی رید استاندارد از RAID 0 تا RAID 6 را شامل می‌شود. لازم است بدانید در تکنولوژی Raid عدد بعد از کلمه نشان دهنده نسخه و نوع آن می‌باشد.

۱. raid 0

اولین و ساده‌ترین نوع رید، RAID 0 می‌باشد که همواره بر روی سیستم عامل‌ها وجود دارد. اگر در Disk Management سیستم خود از دو هارد به صورت Dynamic و Strip متصل کرده باشید؛ در اصل از این حالت RAID استفاده کرده ‌اید. پس دو حالت Stripped و Spanned از انواع RAID 0 هستند. با وجود چنین حالتی، همه هاردها بدون هیچ هارد جایگزین و یا رزرو به صورت پشت سرهم به یکدیگر متصل می‌شوند. سرعت این مدل رید بسیار بالا است که تقریبا از تمام حجم هارد میتوان استفاده کرد. این مدل تکنولوژی حداقل باید دارای دو هارد روی Storage باشد.

۲. تکنولوژی Raid 1

این نوع را میتوان به عنوان یکی از امن‌ترین انواع raid در سرورها دانست. RAID 1 دارای تعداد هارد زوج روی سیستم یا Storage می‌باشد‌. نیمی از این هاردها، برای نیمی دیگر به عنوان رزرو آنلاین هستند. به گونه‌ای که هنگام نوشتن، یک فایل روی هارد اصلی نوشته شده و یک نسخه دیگر به صورت کپی بر روی هارد رزرو نوشته می‌شود‌. سرعت رید در این زمان نصف حالت معمول می‌باشد چرا که عملیات نوشتن دوبار انجام می‌شود. در صورتی که یکی از هاردها به صورت کامل از بین برود، هارد پشتیبان میتواند این سیستم را ساپورت کند.

۳.  Raid 2

این تکنولوژی Raid 2از کد Hamming برای تصحیح کردن خطاها استفاده می‌کند. این رید ۲ از نواربندی که در دیسک‌ها وجود دارد برای تامین امنیت داده از ECC استفاده می‌کند. این تکنولوژی به خاطر هزینه بالا و تکنولوژی سختی که دارد، منسوخ شده است. این رید به تازگی جزو ریدهای غیر استاندارد قرار گرفته است.

۴.  raid 3

یکی دیگر از انواع raid که در نواربندی اطلاعات استفاده می‌شود تکنولوژی رید ۳ می‌باشد. به گونه‌ای که یک هارد دیسک را برای ذخیره کردن اطلاعات parity اختصاص داده است. همچنین برای تشخیص خطاها استفاده از ECC در raid 3 امکان پذیر خواهد بود.

مطالب مرتبط :
نصب دوربین مداربسته برای مدرسه

۵. raid 4

تکنولوژی RAID 4 بسیار مشابه با RAID 3 است. تفاوت اصلی آنها در نحوه اشتراک گذاری داده‌ها است. این Raid‌ها از نوارهای بزرگ استفاده می‌کنند که بتوانید هر رکوردی از هر درایوی را بخوانید. افزایش عملکرد با این ویژگی بسیار چشم‌گیر است. این رید برای پیکربندی، حداقل به سه دیسک نیاز دارد.

۶. raid 5

در مدل RAID 5 حداقل به ۳ دیسک نیاز داریم، که همانند RAID 1 اطلاعات به‌ صورت Mirroring ذخیره می‌شوند. همچنین یک کد parity در بین این دیسک‌‌ها پخش می‌شود که کارایی را افزایش می‌دهد. پس اطلاعات از دست رفته در صورت نیاز، قابلیت بازیابی دارند.

۷. تکنولوژی Raid 6

این مدل نیز مانند تکنولوژی رید ۵ می‌باشد که تنها تفاوت آن در تعداد هارد رزرو آفلاین در مدل RAID 6 است، که به دو عدد افزایش یافته است. این کار ضریب امنیت را افزایش می‌دهد و از جدیدترین مدل‌ها به شما می‌رود. همچنان تعداد کمی از Storageها در اقصی نقاط دنیا از این مدل استفاده می‌کنند.

انواع رید ترکیبی (تو در تو)

در واقع علت اینکه از اصطلاح تو در تو و یا Nested RAID استفاده می‌کنیم این است که با ترکیب چند نوع از RAID به دست می‌آیند. در ادامه به بررسی چند مدل از آنها را می‌پردازیم.

انواع تکنولوژی Raid غیر استاندارد

مسلما ریدهای غیراستاندارد با ریدهای استاندارد فرق دارند و معمولا سازمان‌ها و شرکت‌های بزرگ برای استفاده اختصاصی از ریدهای غیر استاندارد استفاده می‌کنند. برخی از انواع مختلف Nonstandard RAID به شرح زیر می‌باشد.

۱. Raid 10

مدل RAID 10 یکی از RAID‌هایی است که از ترکیب دو حالت RAID 0 و RAID 1 تشکیل می‌شود. مثلا اگر ۶ هارد داشته باشیم، این هاردها با هم میتوانند RAID 1 بشوند و امنیت بیشتری را ایجاد کنند. سپس تعداد ۳ هارد باقیمانده به صورت RAID 0 شده تا سرعت نوشتن را بالا ببرند.

۲.  تکنولوژی Raid 50

مدل RAID 50 نیز از ترکیب دو حالت RAID 0 و RAID 5 می‌باشد. در واقع در برخی از Storageهای معمول، فقط میتوان تعداد کمی از هارد را RAID 5 کرد. این مشکل اولیه با معرفی حالت RAID 50 تا حدی بالایی برطرف شد. امروز در این مدل Storage ها، تمام هاردها به بخش‌‌های کوچکی تقسیم میشوند.

۱. Raid 7

RAID 7 بر مبنای RAID 3 و RAID 4 است که Caching را نیز اضافه‌تر دارد. همچنین کشینگ از راه باس پرسرعت و ویژگی‌های یک کامپیوتر کاملا معمولی فراهم می‌شود. علاوه بر آن به عنوان یک کنترلر دارای سیستم عامل تعبیه شده‌ است.

۲. Adaptive RAID

Adaptive RAID، کنترلر رید را قادر میکند تا اقدام به تصمیم گیری درباره نحوه ذخیره پریتی روی دیسک کند که از تکنولوژی RAID 3 استفاده کند یا RAID 5. در واقع این نوع رید، متناسب با نوع تنظیمات RAID با داده‌هایی که روی دیسک قرار می‌گیرند، اقدام بهتری انجام می‌دهد.

۳. Linux MD RAID 10

و Linux MD RAID 10 را کرنل لینوکس ایجاد می‌کند و از آرایه‌های غیر استاندارد و Nested پشتیبانی می‌کند. همچنین Linux software RAID از ایجاد پیکربندی ریدهای استاندارد RAID 0 و RAID 1 و RAID 4 و RAID 5 و RAID 6 به راحتی پشتیبانی می‌کند.

 بهترین نوع RAID کدام است؟

همانطور که می‌دانید، سطح و نوع رید باید متناسب با نیازهای اپلیکیشن‌های در حال اجرا بر روی سرور مشخص بشوند. در حالت کلی می‌توان گفت که سریعترین رید، RAID 0 است، مطمئن‌ترین رید، RAID 1 می‌باشد و RAID 5 به عنوان بهترین ترکیب از سرعت و اطمینان را دارد.

مزایا و معایب تکنولوژی Raid

 مزایای استفاده از RAID

۱. کاهش هزینه، زیرا میتوان از دیسک‌های ارزان به تعداد بالا استفاده کرد.
۲. با استفاده کردن از چند هارد در قالب RAID، میتوان کارایی آن را نسبت به یک هارد افزایش داد.
۳.افزایش سرعت و قابلیت اطمینان بعد از رخ دادن خرابی که به پیکربندی نیز مرتبط است، افزایش می‌یابد.
۴. سرعت خواندن و نوشتن زیاد می‌شود مثلا در RAID 0 سرعت بالا رفته و نسبت به حالتی که از یک هارد استفاده شده بیشتر می‌شود.
۵. افزایش دسترس پذیری و Resiliency بر روی Raid5 افزایش می‌یابد.
۶. تامین افزونگی برای هارد بدین صورت که آرایه Raid با میرورینگ میتواند دو درایو با اطلاعات یکسان ایجاد نماید. تا در صورت خراب شدن یکی از آنها، سیستم به کار خود ادامه دهد و متوقف نشود.

معایب استفاده از تکنولوژی Raid

۱. قیمت بیشتر، مثلا Nested RAID نسبت به RAIDهای استاندارد و سنتی قیمت بالاتری دارند. چرا که به تعداد بالایی از هارد درایو نیاز دارند.
۲. یا مورد دیگر هزینه ذخیره هر گیگابایت است که در دستگاه ذخیره سازی Nested RAID بیشتر می‌باشد. چرا که تعدادی هارد درایو برای افزونگی آن استفاده می‌شود.
۳. هنگامی یک درایو دچار اختلال شود، احتمال اینکه در کوتاه مدت خرابی‌هایی برای سایر درایو‌ها ایجاد شود وجود دارد. این اختلال سبب از دست رفتن داده، فقدان و یا Data Loss می‌شود.
۴. همچنین برخی از انواع تکنولوژی Raid مثل RAID 1 و RAID 5 فقط می‌توانند خرابی یک هارد را تحمل کنند.
۵. آرایه‌های رید و داده‌های آن، تا زمانی که هارد خراب وجود داشته باشد و تعویض نشود، آسیب‌پذیر هستند. از طرفی هارد جدید همواره با دیتا پر خواهد شد.
۶. چون هارد جدید دارای ظرفیت بیشتری نسبت به بعد از پیاده سازی Raid دارد؛ Rebuild شدن هارد نو مقداری طول می‌کشد.
۷. امکان ریبیلد شدن آرایه غیر ممکن می‌شود. به طوری که هنگام خرابی یک درایو، ممکن است مابقی دیسک‌ها بدسکتور یا دارای داده‌های غیرقابل خوانش باشند وجود دارد.

متوجه شدیم که تکنولوژی Raidهای مختلف جهت برآورده شدن حداقل یکی از دو موارد زیر طراحی شده‌اند. که این نیازها شامل افزایش قابلیت اطمینان داده و در نتیجه افزایش کارایی داده های ورودی و خروجی می‌باشد.

مقایسه Raid و SSD

هاردهای SSD سرعت بالایی دارند و به همین دلیل بسیار در بین افراد محبوب شده‌اند. اما در تکنولوژی رید تنها Raid0 سرعت مشابهی برای خواندن و نوشتن دارد. اگرچه بسیار شبیه هم هستند اما باز هم Raid به SSD نمی‌رسد و تنها مزیت رید اینست که هزینه پایین تری دارد.

 

اینستاگرام رادیس را دنبال کنید.