سرور و تجهیرات شبکه

RAID چیست ؟

RAID

RAID  :

مخفف کلمه  Redundant Array of Independent Disks  به معنای آرایه چندگانه دیسک مستقل می باشد . به عبارت دیگر RAID  چند هارد را کنار هم قرار میدهد و یک هارد مجازی واحد با هدف افزایش امنیت ، کارایی و سرعت سرورها و دستگاههای ذخیره سازی ایجاد می کند .  میتوان گفت وقتی چند هارد با هم RAID می شوند ، سیستم عامل درایو منطقی حاصل را به عنوان یک هارد واحد در نظر می گیرد . این اتصال  به صورت نرم ‌افزاری یا سخت‌ افزاری صورت می‌گیرد .

تاریخچه  RAID  :

ابتدا ،اصطلاح RAID که بیانگر Redundant Array of Inexpensive Disks است، در سال ۱۹۸۷ توسط سه دانشمند در عرصه کامپیوتر با نام های دیوید پترسون و رندی کتز و گارث آلن گیبسون، مطرح شد. ایده این سه نوآور در مقاله‌ای که در سال ۱۹۸۸ برای بنیاد SIGMOD تهیه کردند این بود که با داشتن آرایه‌ای از دیسک های ارزان قیمت، می‌توان به کارایی دیسک های High level دست یافت. با استفاده از افزونگی یا Redundancy، آرایه رید از یک تک دیسک، قابل اطمینان‌تر است.

Gus German و Ted Grunau از شرکت Geac Computer Corp برای اولین بار به چنین ایده‌ای تحت عنوان MF-100 اشاره کرده بودند. Norman Ken Ouchi از IBM هم در سال ۱۹۷۷، تکنولوژی که بعدها به عنوان RAID 4 شناخته شد، به ثبت رسانده بود. در سال ۱۹۸۳ شرکت Digital Equipment Corp درایوهایی را وارد بازار کرد که RAID 1 بودند و در سال ۱۹۸۶، IBM بار دیگر اختراعی را به ثبت رساند که عنوان RAID 5 را پیدا کرد. و در نهایت پترسون و کتز و گیبسون با توجه به آنچه که شرکت‌هایی چون Tandem Computers و Thinking Machines و Maxstor انجام داده بودند، موفق به ارایه رده‌بندی RAID خود شدند.

زمانی که در سال ۱۹۸۸ سطوح و انواع RAID لیست شد و بر تکنولوژی‌هایی که قبلا هم استفاده شده بود نامی نهاده شد، تکنولوژی محبوبی ایجاد شد که دست تولیدکنندگان عرصه ذخیره سازی داده را برای تولید محصولات بیشتری در زمینه RAID باز گذاشت. چیزی نگذشت که تولیدکنندگان، کلمه Independent را جایگزین کلمه Inexpensive که بیانگر قیمت کم بود، کردند. RAID هم اکنون از جمله تکنولوژی های محبوب و پرطرفدار در دنیاست. RAID در ابتدا برای استفاده در دیسک‌های SCSI مطرح شد، با گذشت زمان و پیشرفت فناوری استفاده از این تکنولوژی در دیسک‌های IDE ناموفق بود. اما بعد از آن در دیسک‌های SATA به اوج خود رسید.

RAID-controller

المانی است برای کنترل و مدیریت هارد درایو ها ، برای بهبود کارایی استفاده می‌شود و در هنگام رخداد خرابی، از دیتا و اطلاعات محافظت می‌کند.

رید کنترلر می‌تواند هم مبنای سخت افزاری داشته باشد و هم مبنای نرم افزازی. در رید مبتنی بر سخت افزار، کنترلر فیزیکی، مدیریت آرایه را انجام می‌دهد. این رید کنترلر فیزیکی حتی می‌تواند روی مادربورد سرور هم قرار گرفته باشد. کنترلر می‌تواند از فرمت های SATA و SCSI پشتیبانی کند.

در رید مبتنی بر نرم افزار، کنترلر می‌تواند از منابع سیستم سخت افزاری مانند CPU و RAM استفاده کند. عملکرد رید نرم افزاری همانند رید سخت افزاری است اما کارایی و سرعت کمتری دارد و ممکن است روی کارایی دیگر اپلیکیشن های سرور هم تاثیر گذار باشد.

کاربرد  RAID Controller :

  • افزایش ظرفیت: در هنگام ذخیره اطلاعات اگر ظرفیت داده ها از فضای هارد مربوطه بیشتر باشد به کمک RAID چند هارد دیسک به هم متصل میشوند و فضای بیشتری برای ذخیره داده ها را ایجاد می کنند
  • افزایش کارایی : دو یا چند هارد دیسک ترکیب شده و فضای ذخیره سازی بزرگ تری ایجاد می کنند ، داده بین هارد دیسک های موجود تقسیم می شود و سرعت پردازش داده بالا می رود .
  • افزایش امنیت : اطلاعات روی دو یا چند هارد دیسک نوشته می شود درصورتی که یکی از دیسک ها دچار مشکل شود ، اطلاعات در دیسک دوم موجود خواهد بود .

تکنیک های ذخیره سازی  RAID :

  • Mirroring

     در تکنیک آینه یا  Mirroring  داده های یکسانی روی بیش از یک هارد قرار میگیرند .

  • striping 

     در تکنیک نواری یا  striping  داده ها به بسته یا بلوک های مساوی تقسیم می شوند ، بسته ها به صورت متناوب و با توالی یکسان ، بر روی دو یا چند هارد دیسک قرار میگیرند در نتیجه کارایی سیستم بالا رفته و سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات نیز زیاد میشود .

  • parity  

در تکنیک افزونه یا parity ، دیتا مانند روش نواری به بلاک های یکسان تقسیم و به طور همزمان و با استفاده از تکنیک checksum در آرایه ای شامل حداقل سه هارد دیسک ذخیره می‌شوند. در این تکنیک از تابعی استفاده می‌شود که هنگام بروز خرابی در یک هارد، بلاک از بین رفته را به کمک checksum دوباره محاسبه می‌کند

معرفی انواع  RAID  :

RAID 0  :

بلوک های اطلاعات به ترتیب بین هارد های این آرایه توزیع می شوند .  RAID 0برای ذخیره داده‌هایی که حساس و مهم نیستند و سرعت بالا در خواندن و نوشتن نیاز دارند، مناسب است مثل live streaming video و ادیت ویدئو که کارایی و سرعت مطرح است.

RAID 1:

یکی از امن ‌ترین انواع raid در سرورها می ‌باشد در این روش داده ها علاوه بر این که روی یک درایو نوشته می‌شوند همزمان یک کپی از آن بر روی یک یا چند درایو دیگر نیز نوشته می شود. بنابراین همیشه حداقل یک کپی از اطلاعات بر روی یک دستگاه دیگر موجود است و در صورتی که یکی از هاردها خراب شوند یک کپی دیگر وجود دارد و می‌توان از آن استفاده کرد. در صورتی که به هر دلیلی هاردی کامل از بین برود، یک هارد پشتیبان از آن در دستگاه وجود داشته و می‌ توان بدون هیچ مشکل یا قطعی در سیستم، از هارد رزرو استفاده کرد. از این نوع Raid معمولا در مواقعی که اطلاعات حساس و مهم باید ذخیره و نگهداری شوند استفاده می شود ، مانند سرورهای حسابداری . این نوع Raid برای وب سرورها و سرورهایی که باید همیشه روشن و Online باشند خیلی مناسب نیست.

RAID2 :

این نوع رید از نوار بندی در دیسک ها استفاده می کند. بعضی از دیسک ها اطلاعات ECC که برای چک کردن و تصحیح خطاهای احتمالی است را ذخیره می کنند. نسبت به RAID 3 هیچ مزیت بیشتری ندارد و در حال حاضر نیز استفاده چندانی از آن نمی شود.

RAID3:

این تکنیک از نواربندی اطلاعات استفاده می کند و یک هارد دیسک را برای ذخیره اطلاعت parity اختصاص می دهد. در واقع دارای یک سیستم ECC است که خطاها را تشخیص و تصحیح می کند. بازیابی داده ها بوسیله عملیات منطقی XOR از اطلاعات موجود در بقیه هاردها انجام می شود. از آنجایی که در عملیات خواندن و نوشتن I/O به همه هاردها آدرس می دهد هیچ تداخلی در هنگام خواندن و نوشتن پیش نمی آید. از این رو RAID 3 بهترین انتخاب برای سیستم ­­های تک کاربره با برنامه هایی است که نیاز به نواربندی بلند دارند.

RAID 4 :

این نوع رید از نواربندی اطلاعات استفاده می کند اما این نوارها بزرگ هستند. بدین معنی که می توان رکوردها یا نوارها را تنها از یک هارد خواند. این باعث می شود که بتوان عملیات I/O را با همپوشانی انجام داد. از آنجایی که عملیات نوشتن مجبور است هر بار درایو parity را به روز رسانی کند هیچ تداخلی در عملیات خواندن و نوشتن اتفاق نمی افتد. RAID 4 هیچ مزیتی نسبت به RAID 5 ندارد.

Raid5 : 

در مدل  RAID 5 حداقل به ۳ دیسک نیاز است. همانند RAID 1 اطلاعات به‌ صورت Mirroring در دیسک‌ ها ذخیره می‌شود. همچنین یک کد parity در بین دیسک‌ ها پخش می‌شود که باعث افزایش کارایی می‌گردد و در هنگام بروز مشکل می‌توان اطلاعات از دست رفته را توسط آن بازیابی کرد. در مقایسه با RAID 1 این سطح ، سرعت کمتری در نوشتن اطلاعات دارد. زیرا زمانی هم برای نوشتن اطلاعات parity مورد نیاز است.

در حال حاضر یکی از پرکاربردترین مدل‌ های RAID در انواع Storage ها همین حالت RAID 5 می‌باشد و بیشتر Storage ها و برخی از سیستم‌های Workstation خانگی یا اداری از این مدل برای شناسایی تعداد بالای هاردها استفاده می‌کنند. رید ۵ برای پایگاه‌های داده مانند SQL مناسب است. این RAID برای سیستم‌هایی که عملیات نوشتن زیاد و فشرده بر روی هاردها دارند و در اصطلاح سیستم‌های Write Intensive هستند، اصلا گزینه مناسبی نیست زیرا عملیات تولید بیت افزونه Parity در زمان نوشتن اطلاعات کمی زمان‌بر است و کارایی نوشتن را کم می‌کند.

RAID5

RAID6 :

این نوع Raid شبیه Raid5 است اما اطلاعات parity در دو دستگاه ذخیره می‌شود بنابراین در این نوع Raid حداقل ۴ دستگاه ذخیره سازی لازم است و در صورتی که ۲ دستگاه خراب شوند باز می تواند به کار خود ادامه دهد با توجه به اینکه احتمال خرابی دو هارد در یک زمان پایین است این روش قابلیت اطمینان بالایی را فراهم می نماید.

RAID6

RAID 7 :

RAID 7 بر مبنای RAID 3 و RAID 4 است و Caching را هم اضافه‌تر دارد. کشینگ از طریق باس پرسرعت و ویژگی‌های یک کامپیوتر معمولی فراهم می‌شود. همچنین به عنوان کنترلر دارای سیستم عامل تعبیه شده‌ای است.

 

RAID 10   :

Raid10  یا RAID 1+0 از ترکیب RAID 1 و RAID 0 به دست آمده است.

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.

از معایب ترکیب تکنیک Mirroring و Striping این است که نیمی از ظرفیت هارد درایو ها را به دلیل تامین امنیت داده از دست می‌دهیم.

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 این نوع RAID بهترین حالت کارایی یا Performance را وجود دارد  اما ، برای پیاده سازی RAID Level 10 هزینه بیشتری نیاز می باشد.

RAID10

 raid 50 :

در مدل RAID 50 نیز از ترکیب دو حالت RAID 0 و RAID 5 استفاده می شود. در برخی از Storageهای معمول ، تنها تعداد محدودی از هارد را می‌توان RAID 5 قرار داد . این مشکل با معرفی حالت RAID 50 تا حدی برطرف می شوند . امروزه در این مدل Storage ها ، در ابتدا تمام هاردها به بخش ‌های کوچک‌ تر تقسیم شده و هر قسمت به صورت RAID 5 تنظیم می‌ شوند. در نهایت تمام بسته‌ های RAID 5 با هم به صورت RAID 0 تنظیم می‌شود تا امکان دسترسی به تمام هاردها و حجم آنها برای کاربران وجود داشته باشد.

RAID 50

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *