تاریخچه RAID
اصطلاح RAID در سال 1987 توسط دیوید پترسون ، رندی کاتز و گارت ا. گیبسون مطرح شد. در گزارش فنی خود در سال 1988 ، "موردی برای آرایه های اضافی دیسک های ارزان (RAID)، این سه نفر استدلال کردند که مجموعه ای از درایوهای ارزان قیمت می تواند عملکرد درایوهای گران قیمت دیسک برتر آن زمان را شکست دهند.
در حالی که این گزارش برای اولین بار نامی بر این مفهوم گذاشت ، استفاده از دیسک های اضافی قبلاً توسط دیگران مورد بحث قرار گرفته بود. گاس آلمان و تد گروناو از شرکت Geac Computer Corp. ابتدا از این ایده به عنوان MF-100 یاد کردند. نورمن کن اوچی از IBM در سال 1977 اختراع این فناوری را ثبت کرد ، که بعداً RAID 4 نامیده شد. در سال 1983 ، Digital Equipment Corp. درایوهای مورد نیاز برای RAID 1 را ارسال کرد ، و در سال 1986 ، یک اختراع دیگر IBM برای آنچه که RAID5 می شود ثبت شد. پترسون ، کاتز و گیبسون همچنین به بررسی آنچه که توسط شرکت هایی مانند Tandem Computers ، Thinking Machines و Maxstor برای تعیین طبقه بندی RAID خود انجام می شود پرداختند.
در حالی که سطوح RAID فهرست‌شده در گزارش ۱۹۸۸ اساسا نام‌هایی به فن‌آوری‌هایی که در حال حاضر در حال استفاده هستند قرار داده، ایجاد اصطلاحات مشترک برای این مفهوم به تحریک بازار ذخیره‌سازی داده برای توسعه محصولات اضافی RAID کمک کرده‌است.
RAID چیست ؟
RAID (redundant array of independent disks) مجموعه ای است که شامل چندین دیسک برای ذخیره اطلاعات است. هاردها برای جلوگیری از دست دادن داده ها ویا سرعت بخشیدن به عملکرد به هم متصل می شوند. آرایه اضافی دیسک های مستقل (RAID) یک فناوری دیسک مجازی است که چندین درایو فیزیکی را در یک واحد ترکیب می کند. RAID می تواند افزونگی ایجاد کند ، عملکرد را بهبود بخشد یا هر دو را انجام دهد.
در این مقاله انواع RAID ، جوانب مثبت و منفی هر نوع و تفاوت RAID سخت افزاری و نرم افزاری را بیاموزیم با ما همراه باشید .
سطوح RAID
بسته به تکنیک های مورد استفاده ، چهار (4) نوع رایج از RAID وجود دارد:
RAID سطح 0 (striping)
RAID سطح 1 (mirroring)
RAID سطح 5 (striping with parity)
RAID سطح 6 (striping with double parity)
RAID سطح 10 (combining mirroring and striping)
علاوه بر این ، می توانید نحوه پیاده سازی RAID را بر روی سیستم خود انتخاب کنید. بنابراین می توانید بین RAID سخت افزاری و RAID نرم افزاری یکی را انتخاب کنید.
RAID 0 دارای پیکربندی Striping یا نواری است به همین دلیل RAID 0 به نام Striping یا نواری نیز شناخته می‌شود. بهترین کارایی را دارد، افزونگی دیتا ندارد و Fault Tolerance هم ندارد و ضریب خطای آن صفر است. برای تنظیم این نوع RAID به حداقل ۲ هارددیسک نیاز است. در بین تمام RAID ها سریع‌ترین نوع محسوب می‌شود.. این تکنیک شامل تقسیم داده ها به طور مساوی در دو یا چند دستگاه ذخیره سازی (HDD یا SSD) است. هدف سرعت بخشیدن به عملکرد است زیرا سازماندهی داده ها به گونه ای که خواندن و نوشتن سریعتر فایل ها را امکان پذیر می کند. راه اندازی دیسک بهترین راه حل برای برنامه های بزرگ با حجم عظیمی از داده ها است.
RAID 0 مقرون به صرفه ترین نوع سازماندهی دیسک اضافی است و راه اندازی آن بسیار آسان است. با این حال ، چنین ترتیبی بدون خطا نیست و نباید برای داده های مهم استفاده شود. از آنجا که از افزونگی (Redundancy) داده استفاده نمی کند ، مشکلات روی هر یک از دیسک ها می تواند منجر به از بین رفتن کامل اطلاعات شود.
مزایای RAID 0:
افزایش عملکرد خواندن و نوشتن
استفاده کامل از ظرفیت ، بدون سربار
به راحتی اجرا می شود
معایب RAID 0:
افزونگی یا Redundancy ندارد
بر خلاف ریدهای دیگر، پریتی ندارد
RAID 1
RAID 1 (بازتاب دیسک) مقاوم در برابر خطا است زیرا داده ها را با نوشتن همزمان بر روی دو دستگاه ذخیره سازی تکراری می کند. بنابراین ، هر دیسک یک کپی دقیق بر روی دیسک دیگر دارد. این تکنیک شامل برابری یا striping نیست ، بدین معنی که داده ها فقط می توانند به اندازه کوچکترین دیسک باشند.
داشتن راه اندازی RAID 1 محافظت در برابر از دست دادن داده ها را تضمین می کند. در صورت بروز مشکل در یک دیسک ، کپی داده های مورد نیاز را ارائه می دهد. همچنین عملکرد و در دسترس بودن را افزایش می دهد زیرا به سیستم ها اجازه می دهد همزمان از هر دو دیسک بخوانند. با این وجود ، نوشتن زمان بیشتری می برد زیرا فقط از یک دیسک استفاده می کند و باید دو بار کار کند.
RAID 1 حداقل به ۲ هارددیسک برای راه‌اندازی نیاز دارد و تعداد هارددیسک‌ها باید زوج باشد. در این مدل، ثبت اطلاعات روی هر دو دیسک انجام می‌شود بدین گونه که دیتا روی یک هارددیسک ذخیره می‌شود و سپس همان دیتا روی هارددیسک دیگری نوشته می‌شود. به عنوان مثال اگر ۴ هارددیسک را با این روش RAID کنیم، دو هارددیسک، کپی دیتای دو هارددیسک دیگر می‌شود.
RAID 1 را در SSD ها هم می‌توان استفاده کرد.
مزایای RAID 1:
افزایش سرعت خواندن
خطاپذيري
نیازی به بازسازی داده ها ندارد (در صورت خرابی درایور ، داده ها به سادگی درایور جایگزین کپی می شوند)
پیاده سازی آسان
معایب RAID 1:
فقط از نیمی از ظرفیت ذخیره سازی استفاده می کند
گران تر (به دو برابر راننده نیاز دارد)
برای جایگزینی درایو خراب نیاز به خاموش کردن رایانه خود دارد
RAID 5
RAID 5 دارای پیکربندی Parity Block-Level Striping است یعنی داده را استرایپ می‌کند و پریتی را هم بین تمام هاردها توزیع می‌کند پس دیسک جداگانه برای پریتی نداریم. اطلاعات پریتی در هر درایو به صورت نوار در می‌آید و به همین خاطر اگر حتی یک درایو Fail شود، آرایه RIAD به کار خود ادامه می‌دهد. معماری رید ۵ به گونه‌ای است که عملیات خواندن و نوشتن از چند درایو ممکن است که در مقایسه با حالتی که فقط از یک درایو انجام می‌شود، کارایی بهتری ارایه می‌دهد. اما این کارایی در RAID 5 به پای کارایی در RAID 0 نخواهد رسید. سرعت خواندن و نوشتن در ۵ RAID نسبت به RAID 0 پایین‌تر و نسبت به RAID 1 بالاتر است.
برای پیاده سازی RIAD 5 حداقل به ۳ دیسک نیاز است اما اغلب برای کارایی بیشتر، توصیه می‌شود حداقل ۵ دیسک استفاده شود. اطلاعات، روی دو هارددیسک اول و دوم ذخیره می‌شود و سپس محاسباتی روی دیتا انجام داده و با نام بیت افزونه یا Parity آن را روی هارد سوم ذخیره می‌کند. در دفعات بعدی Parity را روی هارددیسک‌ها می‌چرخاند. در این نوع RAID حدودا فضای یک هارددیسک را از دست می‌دهیم و چنانچه یک هارددیسک به هر دلیلی دچار مشکل شود، سیستم بدون وقفه به ادامه کار خود می‌پردازد. پس از اینکه یک هارددیسک دچار مشکل شد می‌توان یک هارد دیسک جدید روی
سرور قرار داد و دیتا روی آن شروع به ریکاور شدن می‌کند.
RAID 5 عملکرد و قابلیت اطمینان بالایی را ارائه می دهد. نه تنها ایمن است ، بلکه تعادل خواندن و نوشتن را نیز به خوبی انجام می دهد. RAID 5 همچنین از فضای یک دیسک کامل برای ذخیره برابری استفاده می کند و حجم کل داده هایی را که کاربران می توانند ذخیره کنند کاهش می دهد.
مزایای RAID 5:
معاملات با سرعت خواندن
دسترسی مداوم به همه داده ها
خطاپذيري
معایب RAID 5:
فقط از نیمی از ظرفیت ذخیره سازی استفاده می کند
زمان بیشتری برای بازسازی داده ها نیاز است
برابری سربار که باعث کاهش نرخ عملکرد می شود
پیاده سازی پیچیده تر است
تکنیک به کار رفته در RAID 6 مشابه RAID 5 است اما پریتی دومی هم روی درایوهای آرایه رید، توزیع می‌شود. پس تعجب نکنید اگر RAID 6 را به نام RAID با بیت افزونه دوتایی (Double Parity RAID) ببینید که این نام، برگرفته از ساختار آن است. طبیعی است که کارایی نوشتن در RAID 6 در مقایسه با RAID 5 کمتر است و البته که هزینه بیشتری هم برای آن باید بپردازیم.
نحوه ذخیره‌سازی اطلاعات در RAID 6 مانند RAID 5 است با این تفاوت که رید ۶ از دو بیت افزونه استفاده می‌کند یعنی Parity را دو بار و با دو شیوه مختلف محاسبه کرده و روی دو هارد دیسک مختلف پراکنده می‌کند. مزیت این پریتی اضافه این است که حتی اگر دو درایو هم همزمان خراب شوند یا دو هارددیسک از بین برود سیستم بدون وقفه می‌تواند به ادامه کار خود بپردازد. در واقع قابلیت تحمل خطای این RAID، عدد ۲ است بدان معنا که اگر دو هارد به طور کامل Fail شوند، باز هم قابلیت بازیابی اطلاعات در آن وجود دارد. در صورتی که ۳ هارددیسک دچار مشکل شود دیتا از دسترس خارج خواهد شد.
در صورت از بین رفتن یک یا دو هارد دیسک یک مقدار افت کارایی خواهیم داشت و به همین دلیل می توان هارد Hot Spare قرار داد تا سریعا جایگزین هارد Fail شده شود. در RAID 6 حداقل ۴ هارد دیسک مورد نیاز است. نیمی از ظرفیت این ۴ هارد، برای ذخیره داده و نیمی برای Parity استفاده می‌شود.
درصد ظرفیت قابل استفاده در RAID 6 با افزودن دیسک به آرایه افزوده می‌شود. مثلا اگر ۸ درایو در RIAD 6 استفاده شود، پریتی تنها ۲۵ درصد ظرفیت دیسک را می‌گیرد. ولی در RAID 10 نیمی از ظرفیت برای حفاظت از داده استفاده می‌شود و کاری با تعداد هاردهای مورد استفاده ندارد.
RAID 6 را در SSD ها هم می‌توان استفاده کرد.
مزایای RAID 6:
بالاترین سطح تحمل پذیری خطا و Fault Tolerance
RAID 6 فضای ذخیره سازی بیشتری نسبت به مثلا RAID 10 فراهم می‌کند
کارایی در نوشتن کم می‌شود
RAID 6 گران تر است
زمان زیادی برای Rabuild کردن بعد از رخ دادن خرابی هارد لازم است .
RAID 6 به سخت افزارهای خاص نیاز دارد و مهم است که کنترلری که از آن پشتیبانی می‌کند استفاده کنید
RAID 10
RAID 10 RAID 0 و RAID 1 را با حداقل چهار (4) دیسک ترکیب می کند. RAID 10 در مقایسه با RAID 1 کارایی بالاتری دارد اما هزینه بیشتری هم دارد. دیتا در RAID 10 ابتدا Mirror و سپس Stirpe می‌شود.
برای راه‌اندازی RAID 10 حداقل ۴ هارددیسک نیاز است و به این صورت عمل می‌کند که داده‌ها را بین هاردهای آینه‌ای شده به صورت نواری توزیع می‌کند. مادامی که یک هارددیسک از هر جفت هارد آینه‌ای شده، فعال باشد اطلاعات قابل بازیابی هستند. اما اگر هر دو هارد از یک جفت آینه‌ای Fail شوند، اطلاعات به دلیل عدم وجود بیت افزونه (Parity) دیگر قابل دسترس نخواهد بود.
در صورت خرابی دیسک ، RAID 10 به لطف افزونگی اطلاعات ، بازیابی سریع را فراهم می کند. هرچند این کار با قیمت بالا همراه است. این روش در مقایسه با سایر RAID ها گران تر و پیچیده تر است. علاوه بر این ، اساساً تنها از نیمی از ظرفیت ذخیره سازی خود استفاده می کند.
مزایای RAID 10:
عملکرد بالا
خطاپذيري
زمان بازسازی سریع
معایب RAID 10:
پرهزینه (نیاز به ظرفیت ذخیره سازی بیشتر دارد)
مقیاس پذیری محدود
سخت افزار RAID در مقابل نرم افزار RAID
دو روش برای استفاده از RAID وجود دارد که از نظر مکان پردازش متفاوت است. اگر پردازش RAID روی CPU خارجی انجام شود ، این یک راه اندازی سخت افزاری RAID است. اگر می تواند در CPU سرور میزبان نیز انجام شود ، RAID نرم افزاری است.
هنگام نصب راه اندازی سخت افزار ، یک کارت کنترل RAID را در شکاف سریع PCI-Express روی مادربرد وارد کرده و آن را به درایوها وصل می کنید. محفظه های درایو RAID خارجی با کارت کنترل داخلی نیز موجود است.
برای راه اندازی نرم افزار ، درایوها را بدون استفاده از کنترلر RAID مستقیماً به رایانه متصل می کنید. در این صورت ، شما دیسک ها را از طریق نرم افزارهای مفید روی سیستم عامل مدیریت می کنید.
RAID یک راه مفید و کاربردی برای افزایش سرعت عملکرد سرور و اطمینان از از دست رفتن داده ها است. تصمیم گیری در مورد اینکه چه نوع راه اندازی برای تجارت شما بهتر است تا حد زیادی به اولویت های شما بستگی دارد. همه گزینه ها را کاوش کنید و از تمام مزایای این ابزار و تکنیک قدرتمند بهره مند شوید. در صورت نیازبه اطلاعات بیشتر و جهت دریافت مشاوره تخصصی با کارشناسان ما در تماس باشید.
دوراندیشی اتفاق نیست ، انتخاب است ...