آشنایی با تکنولوژی ذخیره سازی Raid و انواع آن

RAID یکی از انواع تکنولوژی های ذخیره سازی حافظه است که بخاطر نوآوری که دارد، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. RAID  کوتاه شده عبارت Redundant Array of Inexpensive Disks است که به خوبی عملکرد RAID  را توضیح می دهد. به صورت مختصر اگر بخواهیم عملکرد RAID  را توضیح دهیم، باید بگوییم که دیتاها را بین چندین هارد که باهم RAID  بسته شده اند، ذخیره سازی می کند تا بتوانید توزیع کنید.

تکنولوژی RAID به صورت همزمان کار ذخیره سازی داده ها و اطلاعات را بر روی چندین هارد را انجام می دهد که کمک می کند داده های شما امنیت بالاتری داشته باشند.

در صورتی که دوست دارید در مورد تکنولوژی ذخیره سازی RAID   بیشتر بدانید، در این مقاله همراه ما باشید.

RAID  چیست؟

RAID روشی برای ذخیره داده‌های مشابه در مکان‌های مختلف روی چندین هارد دیسک یا درایوهای SSD برای محافظت از داده‌ها در صورت خرابی درایو است. RAID  قادر  است که چندین هارد دیسک را برای افزایش سرعت، کارایی، امنیت و ذخیره سازی ترکیب کند. چند هارد دیسک که به همدیگر متصل شده اند، یک واحد را تشکیل می دهند. سطح اجرای پیاده سازی تکنیکRAID  می تواند در افزایش کارایی سیستم موثر باشد.

عموما سرور ها و کامپیوترهایی که کارایی بالایی دارند، از این تکنولوژی استفاده می کنند. کاری که این تکنولوژی انجام می دهد، این است که اطلاعات را به صورت موازی به صورت همزمان روی چندین هارددیسک ذخیره سازی می کند؛ این کار باعث می شود که در صورتی که مشکلی برای یکی از دیسک ها پیش بیاید، بازهم اطلاعات در دسترس باشد.

شما می توانید این RAID  را هم به صورت نرم افزاری و هم به صورت سخت افزاری پیاده سازی کنید که مدل سخت افزاری آن هم سرعت بالاتری دارد و هم پایداری بیشتری دارد، اما اگر هزینه زیادی برای صرف کردن سخت افزار RAID ندارید، توصیه ما این است که از مدل نرم افزاری آن استفاده کنید. اگر قرار است که ازRAID  بر روی یک سیستم پشتیبان استفاده کنید، بازهم توصیه ما این است که از نسخه نرم افزاری آن استفاده کنید.

زمانی که شما از تکنولوژی نرم افزاریRAID  استفاده می کنیم، سیستم عامل BIOS آن را پیاده سازی خواهد کرد و زمانی که از تکنولوژی سخت افزاری آن استفاده می کنید، این مسئولیت به عهده Raid Controller خواهد بود که طبیعتا کنترل کننده سخت افزاری، قابلیت بیشتری نسبت به نسخه نرم افزاری دارد و کارایی که می توان از آن انتظار داشت، بهتر از نسخه نرم افزاری آن است.

دیسک هایی که به یکدیگر متصل شده اند، درست مانند یک آرایه هستند که هر کدام از این دیسک ها هم یک عضو آرایه هستند و نحوه اتصال این آرایه ها به یکدیگر، سطح آن ها را مشخص می کند که با عنوان RAID level شناخته می شود؛ نحوه نام گذاری RAID level ها با عدد است، برای مثال: RAID 0 و RAID 1.

اما به چه علت معماری RAID تفاوت دارند؟

• توسعه و افزایش امنیت
• بهبود و افزایش کارایی داده های ورودی و خروجی
• افزایش دادن ظرفیت

بررسی تکنیک ها و انواع ذخیره سازی های RAID

در این بخش می خواهیم تکنیک ها و انواع ذخیره سازی RAID را بررسی کنیم.

Striping

اولین موردی که می خواهیم معرفی کنیم، تکنیک Striping است؛ در این تکنیک اطلاعات به بخش هایی با اندازه های مشخص تقسیم می شود و بعد از آن کار نوشتن این اطلاعات در هارد دیسک ها به ترتیب شروع می شود که سبب می شود فضای ذخیره سازی افزایش یابد.

Mirroring

تکنیک Mirroring یکی دیگر از تکنیک های ذخیره سازی RAID است که در این تکنیک یک کپی از دیتاها به صورت همزمان روی چندین هارد دیسک نوشته می شود که سبب می شود از داده ها محافظت کند و مراقب از بین رفتن داده ها باشد.

تکنیک parity

این تکنیک ذخیره سازی نیز شبیه به تکنیک Striping است؛ به صورتی که اطلاعات را به بخش های مساوی تقسیم بندی می کند. اطلاعاتی که در parity ذخیره شده اند، به سیستم RAID این اجازه را می دهد که اگر اطلاعات هارد دچار مشکلی شده باشد، بتواند شناسایی و بازسازی آن را انجام دهد.

تکنیک های دیگر RAID به صورت ترکیبی از این سه مورد هستند. البته ما در ادامه شما را با هرکدام از انواع RAID آشنا می کنیم.

انواع تکنولوژی های RAID

در این قصد داریم که شما را با انواع تکنولوژی های RAID آشنا کنیم.

تکنولوژی RAID 0 چیست؟

اولین و ساده ترین نوع RAID که وجود دارد، RAID 0 است که معمولا روی سیستم عامل ها نصب است. اگر شما مدیریت دیسک سیستم خودتان را باهم به صورت داینامیک و استریپ متصل کرده باشید، در این صورت از حالت RAID استفاده کرده اید.

از انواع RAID 0 می توان به Stripped و Spanned اشاره کرد. در این حال تمامی هاردها بدون آن که هارد رزرو و جایگزینی وجود داشته باشد، به صورت متوالی به یکدیگر متصل می شوند.

در این مدل سرعت بسیار بالا است و به صورت تقریبی می توان گفت که از مجموع تمامی هاردها می توان استفاده کرد. برای استفاده از این مدل RAID نیاز است که حداقل دو هارد روی سیستم یا Storage وجود داشته باشد.

RAID 1

اگر بخواهیم یکی از امن ترین انواع RAID را معرفی کنیم، باید به RAID 1 اشاره کنیم. در این مدل RAID نیاز است که حتما تعداد هاردهایی که روی سیستم storage وجود دارد، زوج باشد؛ چرا که در این روش ذخیره سازی RAID نیمی از هاردا به صورت هاردهای رزرو آنلاین برای نیم دیگر در نظر گرفته می شود.

در روش RAID 1 زمانی که یک فایل روی هارد اصلی نوشته می شود، یک کپی هم به عنوان فایل پشتیبان روی هارد رزرو نوشته می شود. البته از آن جایی که عملیات نوشتن دوبار صورت می گیرد، به همین علت سرعت RAID نصف می شود، اما این روش مزیتی هم دارد و آن هم این است که اگر یکی از هاردها به هر دلیلی از بین برود، یک هارد به عنوان پشتیبان در آن دستگاه وجود دارد و کابران می توانند بدون آن که مشکل یا قطعی در سیستم وجود داشته باشد، از هارد رزرو استفاده کنند. در برخی از مراکز که امنیت یکی از فاکتورهای مهم است، عموما از این نوع RAID استفاده می شود.

تکنولوژی RAID 2

تکنولوژی RAID 2 از کد Hamming استفاده می کند تا بتواند خطاها را تصحیح کند. در RAID 2 از نواربندی در دیسک ها استفاده می شود که برای تامین کردن امنیت دیتا ها از EEC بهره می گیرد. البته بهتر است این نکته را ذکر کنیم که تکنولوژی RAID 2 نیاز به هزینه های بالا و اجراهای سخت دارد که به صورت کامل منسوخ شده است و اکنون جزو RAID های غیراستاندارد قرار می گیرد.

RAID 3

سومین نوع تکنولوژی RAID که می خواهیم معرفی کنیم، تکنولوژی RAID 3 است که در آن نیز از نواربندی اطلاعات استفاده می شود و حتی یک هارد دیسک اختصاصی هم برای ذخیره کردن دیتاهای parity وجود دارد. در این نوع هارد با کمک ECC می توان خطاها را تشخیص داد.

RAID 4

RAID 4 و RAID 3 شباهت زیادی به یکدیگر دارند و شاید اصلی ترین تفاوتی که با یکدیگر دارند، تفاوت در نحوه به اشتراک گذاشتن داده ها باشد. در RAID 4 از نوارهای بزرگ استفاده می شود که این امکان را به شما می دهد که بتوانید هر رکوردی را از هر درایوی بخوانید. این توزیع می تواند تا حد زیادی عملکرد را افزایش دهد، اما نکته ای که وجود دارد این است که برای آن که بتوانید به صورت کامل آن را پیاده سازی و پیکربندی کنید، به حداقل سه دیسک نیاز دارد.

تکنولوژی RAID 5

در این مدل دیسک، حداقل به سه دیسک نیاز است. روشی که در RAID 5 به کار گرفته می شود، مشابه با ذخیره سازی اطلاعات به شیوه Mirroring انجام می شود، علاوه بر این از یک کد parity استفاده می شود که بین دیسک ها توزیع می شود و سبب می شود که کارایی افزایش یابد و می توان در صورت بروز یک مشکل، آن را بازیابی کرد. اگر بخواهیم RAID 5 را با RAID 1 بخواهیم مقایسه کنیم، باید بگوییم که سرعت کمتری در نوشتن اطلاعات دارد؛ دلیل این موضوع نیز تایم بیشتری برای نوشتن اطلاعات parity نیاز است. البته باید به این نکته اشاره کنیم که در حال حاضر یکی از پرکاربردترین مدل های RAID در انواع Storage، حالت RAID 5 است که تقریبا در اکثر Storage ها و برخی از Workstation های اداری و خانگی برای تشخیص تعداد بالای هاردها استفاده می شود.

البته نوع دیگری از دیسک ها به نام Hot spare وجود دارد که کاربردش پشتیبان برای آرایه RAID به کار می رود. این دیسک ها در آرایه به صورت فیزیکی نصب می شود و درست تا زمانی غیرفعال می ماند که دیسک های فعال از کار بیوفتند.

RAID کنترلری دارد که به صورت خودکار درایور های fail را با دیسک های spare جایگزین می کند و شروع می کند به صورت مجدد فرایند ها را برای آرایه ایجاد می کند. آرایه RAID 5 به همراه یک دیسک Hot spare با تعداد دیسک های RAID 6 مساوی است و مزیتی که دارد، این است که در زمان حفاظت، در صورتی که خطایی پیش بیاید، تسهیلات بیشتری را فراهم می کند.

تکنولوژی RAID 6

این تکنولوژی ذخیره سازی نیز مشابه با همتای قبلی خودش یعنی RAID 5 است. اگر بخواهیم به تفاوتی که دارند اشاره کنیم، باید بگوییم که در RAID 6 دو عدد هارد رزرو شده آفلاین اضافه شده است. این کار سبب می شود که ضریب امنیت بالاتر از RAID 5 باشد. تکنولوژی RAID 6 از جدیدترین مدل های RAID است که امنیت و سرعت بالاتری را نسبت به RAID 5 دارد.

RAID 10

یکی از انواع دیگر RAID که وجود دارد، RAID 10 است که یک تکنولوژی ترکیب شده از RAID 0 و RAID 1 است. برای مثال تصور کنید که ما 8 هارد داشته باشیم، در این صورت نیمی از هارد ها با یکدیگر RAID 1 تشکیل می دهند و امنیت بالاتری را فراهم می کنند؛ نیم دیگر هاردها به صورت RAID 0 در می آیند تا بتوانند سرعت نوشتن را روی این هاردها افزایش دهند. به راحتی می توان نتیجه گرفت که در این نوع هارد، هم امنیت و هم سرعت در سطح بالاتری قرار دارد.

تکنولوژی RAID 50

در این تکنولوژی نیز از ترکیب دو حالت RAID 0 و RAID 5 استفاده شده است. در RAID 5 گفتیم که تعداد محدودی از هاردها را می توان RAID 5 کرد، در این تکنولوژی RAID 50 این مشکل تا حد زیادی برطرف شده است. در این مدل storage ها، ابتدا تمامی هاردا به بخش های کوچک تری تقسیم می شود و هر قسمت به صورت RAID 5 تنظیم می شود.

بسته های RAID 5 با یکدیگر تلفیق می شوند و به صورت RAID 0 تنظیم می شوند تا کاربران بتوانند به هارد ها و حجمشان دسترسی داشته باشند.

RAID controller چیست؟

RAID controller می تواند هم یک قطعه سخت افزاری باشد و هم حالت نرم افزاری داشته باشد؛ RAID controller وظیفه ای که دارد، این است که یک هارد دیسک بتواند به خوبی وظیفه خود را به درستی انجام دهد.

RAID controller نوعی تراشه است که مانند یک واسط میان هارد دیسک و سیستم عامل قرار میگیرد تا بتواند عملکرد دیسک را بهتر کند و حجم عظیم داده ها را هم مدیریت کند و زمانی که خرابی پیش آمد، بتواند از آن ها به خوبی محافظت کند.

اگر بخواهیم در مورد مزایای RAID controller صحبت کنیم، باید به مواردی مانند محافظت از هارد، افزایش دادن عمر هارد HDD نیز افزایش و بهبود عملکرد هارد اشاره کرد.

بهترین نوع RAID چیست؟

بسته به اپلیکیشن هایی که بر روی سرور در حال اجرا است، سطح و نوع RAID انتخاب می شود. اما بر اساس ویژگی های منحصر به فردی که هر RAID دارد، می توان گفت که سریع ترین رِید، RAID 0 است و امن ترین رِید نیز RAID 1 است و در این میان RAID 5 نیز هم سریع تر و هم قابل اطمینان تر است.

استفاده از RAID چه مزایایی دارد؟

یکی از مزایایی که RAID دارد و تا اینجا متوجه آن شدید، این است که کارایی سیستم های ذخیره سازی اطلاعات و داده ها را افزایش می دهد.

بازیابی کردن و ریکاوری کردن اطلاعات و داده ها به علت Fail شدن هارد دیسک ها است. به عبارت ساده تر اگر بخواهیم توضیح بدهیم، باید بگوییم که تکنولوژی RAID کمک می کند تا در صورتی که هاردی با مشکلی مواجه شد، سیستم بتواند کارایی خودش را حفظ کند و به آن ادامه دهد؛ به صورت خلاصه تر تامین امنیت و حفظ داده ها را به عهده می گیرد.

از دیگر مزایایی که RAID دارد، این است که داده ها را روی بیش از یک دیسک سخت قرار می دهد و انجام عملیات ورودی و خروجی به یک همپوشانی می رسد که می تواند در افزایش کارایی و سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات کمک کند.

در تکنولوژی RAID شما می توانید تعداد زیادی دیسک ارزان تهیه کنید و در هزینه هایتان صرفه جویی کنید.

استفاده از RAID چه معایبی دارد؟

تا اینجا در مورد مزایا و کاربردهای RAID صحبت کردیم، اما فراموش نکنید که RAID نیز بی عیب نیست و در این بخش می خواهیم برای کامل کردن اطلاعات شما در مورد RAID، در مورد معایب آن نیز صحبت کنیم.

زمانی که یکی از درایو ها دچار اشکال و خرابی می شود، احتمال زیادی وجود دارد که در درایوهای دیگر هم خراجی رخ دهد و این می توانداحتمال از دست رفتن داده ها را افزایش دهد (این اتفاق به علت همزمانی نصب دیسک ها رخ می دهد).

RAID هایی مانند RAID 1 و RAID 5 تنها به تحمل خرابی یک هارد هستند.

تا زمانی که اقدام به تعویض یا جایگزینی هارد خراب نکنید، آرایه ها و داده های آن ها در معرض آسیب پذیر که پس از تعویض هارد نیز، هارد جدید به سرعت با داده ها پر می شود.

سخن آخر

در این مقاله در مورد تکنولوژی RAID صحبت کردیم و در مورد ویژگی ها و عملکرد آن و انواع آن با شما صحبت کردیم. فراموش نکنید شما باید بر اساس نیازهایی که دارید و مزایا و معایبی که در اینجا معرفی کردیم، از تکنولوژی RAID استفاده کنید.

تمامی سرور های ما به تکنولوژی RAID مجهز هستند تا از داده های شما در بالاترین سطح محافظت کنند. در صورتی که می خواهید سرور مجازی با تکنولوژی RAID خریداری کنید، می توانید به صفحه خرید سرور مجازی ما مراجعه کنید.

در صورتی که سوالی در این زمینه داشته باشید، می توانید در قسمت نظرات با ما مطرح کنید تا در سریع ترین زمان پاسخ دهیم.