تکنولوژی Raid چیست؟ بخش اول

RAID نوعی تکنولوژی برای ترکیب چندین هارد فیزیکی به صورت یک دو یا چند درایو مستقل می باشد. که باعث افزایش کارایی و عملکرد و اطمینان بیشتر در فرآیند ذخیره سازی داده‌ها  می‌گردد. RAID به معنای "آرایه چندگانه دیسک‌های مستقل" بوده و نوعی تکنولوژی مجازی سازی است که چندین هارد دیسک فیزیکی را ترکیب کرده و به صورت یک هارد مستقل، در اختیار سیستم عامل یا اجزای شبکه قرار می‌دهد. همچنین داده‌ها بسته به نوع رید، به صورت متفاوت بین دیسک‌های فیزیکی توزیع می شوند.

RAID چه کاربردی دارد؟

تکنولوژی RAID می‌تواند باعث افزایش سرعت یا افزایش تحمل خطا یا هر دو گردد و به این ترتیب باعث افزایش کارایی آرایه می‌شود.

افزایش سرعت :

در برخی از سطح های  رید داده‌ها به صورت قطعه قطعه در هارد ها ذخیره می‌شوند، به این تکنولوژی Data striping  گفته می‌شود. روش کار به این صورت است که رید کنترلر چه به صورت سخت افزاری و چه نرم افزاری، فایل‌ها و داده‌ها را تکه تکه کرده سپس بر روی هارد های خود ذخیره می‌کند.

در روش عادی که یک هارد داریم، اگر یک فایل را ذخیره سازی کنیم یا آن را بخوانیم، واحد Input/output  به اختصار I/O هارد مجبور است کل داده‌ های فایل را ذخیره کرده یا تحویل دهد. اما در حالت رید، فایل‌ها تکه تکه شده بنابراین کار بین هر یک از واحدهای I/O هارد دیسک ها تقسیم می‌شود و به این ترتیب سرعت خواندن و نوشتن تا حد بسیار زیادی بهینه شده و افزایش می‌یابد.

افزایش تحمل خطا و امکان بازیابی :

در برخی دیگر از سطح های رید که به عنوان پشتیبان شناخته می‌شوند، همان داده‌ ها به صورت موازی بر روی چندین هارد دیسک ذخیره می‌شود. این یعنی با نابود شدن اطلاعات یک هارد، از طریق هارد دیگر می‌توانیم اطلاعات را بازیابی کنیم. همچنین این استانداردها از Error correcting code و بیت‌ های توازن هم برای تصحیح خطای داده‌ها استفاده می‌کنند.

بیت توازن (parity): داده‌هایی است که از حاصل XOR دو داده (مثلاً در دو دیسک جدا) بوجود آمده و با آن می‌توان در صورت از بین رفتن هر یک از این دو داده اصلی، با استفاده از داده موجود و بیت توازن، داده از دست رفته را بوجود آورد.

در روش عادی که یک هارد داریم، وقتی فایلی آسیب ببیند یا قسمتی از هارد به صورت فیزیکی خراب شود، دیگر بازگرداندن اطلاعات آن تقریباً ناممکن است. حال آن که در حالت رید خیلی راحت می‌توانیم اطلاعات را از یک دیسک دیگر برگردانیم.

انواع رید های استاندارد :

گفتیم که تکنولوژی رید می‌تواند به صورت ‌های مختلفی پیاده سازی شود. انواع رید عبارت اند از:

رید صفر RAID 0

تکنولوژی RAID 0 که به striping نیز معروف است، روشی است که داده ‌ها تکه تکه شده و هر تکه در یک دیسک ذخیره می‌شود. در نهایت سرعت خواندن و نوشتن n برابر بیشتر خواهد شد n = تعداد هارد ها. با این که سرعت در این روش بسیار زیاد است اما با از دست رفتن یکی از هارد ها، کل اطلاعات غیرقابل استفاده خواهد شد. به عبارت دیگر، هیچ تکنولوژی بازیابی و تصحیح خطا در رید صفر استفاده نشده و آسیب دیدن داده های یک بخش، برابر با از بین رفتن داده های کل هارد دیسک ها خواهد بود.

این گونه سیستم‌ها برای اطلاعات حساس به هیچ وجه مناسب نیست با این حال اگر سرعت خواندن و نوشتن مهم باشد (مثلاً در کامپیوترهای گیمینگ و جاهایی که داده‌ های مهمی وجود ندارد) بسیار پرکاربرد و بهینه خواهد بود.

رید صفر

مشخصات:
داده ها به بلوکهایی تبدیل می شوند و هر بلوک در هارد دیسک مجزا ذخیره می شود.
باعث بالا رفتن کارایی سیستم I/O می گردد چرا که بار ترافیکی نقل و انتقالات بین چندین کانال مجزا تقسیم می شود.
بالارفتن کارایی بدلیل وجود کنترلرهای مختلفی که عمل کنترل ترافیک را به عهده می گیرند 
افزایش سرعت بدلیل عدم پرداختن به محاسبات مربوطه به Parity و کنترل خطا
طراحی بسیار ساده بدلیل عدم وجود مدار محاسبه Parity

مزایای رید صفر:
           • عملکرد فوق العاده ای دارد، هر دو در عملیات خواندن و نوشتن. هیچ سرباری ناشی از کنترل های برابر نیست.
           • تمام ظرفیت ذخیره سازی مورد استفاده قرار گرفته است، هیچ سربار وجود دارد.
           • این تکنولوژی برای اجرای آسان است.
معایب رید صفر: 
           • عدم استفاده از Parity هیچ گونه کد تشخیص و تصحیح خطا در این نوع رید وجود ندارد.
           • از کار افتادن یک درایو باعث از دست رفتن کلیه اطلاعات خواهد شد.
           • عدم کارایی در محیط های حساس به حفظ داده ها.
           • این رید تعهدی نسبت به خطا ندارد. اگر یک درایو نتواند، تمام داده های موجود در آرایه رید صفر از بین می روند.
           • این رید نباید برای سیستم های مأموریت حیاتی استفاده شود.
موارد استفاده:
           • ایده آل برای ذخیره سازی غیرقابل انطباق داده هایی است که باید با سرعت بالا خواندن و نوشتن، مانند یک روتوش تصویری و یا ایستگاه ویرایش تصویری.

رید یک RAID 1

تکنولوژی RAID 1 که به mirror نیز معروف است، روشی است که داده‌ ها، به صورت همزمان در دیسک دیگر کپی می‌شود. به عبارت دیگر از اطلاعات به صورت همزمان یک نسخه پشتیبان Backup تهیه می‌شود. سرعت خواندن نوشتن در این مجموعه افزایش نیافته اما امکان بازیابی اطلاعات بسیار زیاد خواهد بود. سرعت نوشتن در این مجموعه برابر سرعت کند ترین هارد و سرعت خواندن برابر جمع سرعت هارد ها می باشد.

این گونه سیستم‌ ها برای اطلاعات حساس و جاهایی که ثبات در خواندن و سرعت خواندن بیشتر از ثبات در نوشتن باشد بسیار به درد بخور خواهد بود.

رید یک RAID 1

پشتیبان گیری همزمان داده ها به منظور Mirroring و  Duplexing Mirroring می باشد.کپی برداری هم زمان روی دو درایو Mirroring انجام می شود.Duplexing زمانی است که یکی از درایوها دچار مشکل شود و درایو سالمی را جایگزین نماییم سپس داده ها را روی درایو سالم کپی کنیم.

مشخصات:

هنگام سیکل نوشتن، گویی اطلاعات روی یک دیسک نوشته می شود در صورتیکه عملا ً بر روی دو دیسک نوشته می شود. مانند RAID0 ولی عمل خواندن، ازهر دو دیسک انجام می شود (کاهش ترافیک گذرگاه نوشتن بر روی هر دو دیسک ولی خواندن مجزا). قابلیت برگرداندن %100 داده ها هنگام بروز مشکل برای یک دیسک .در نرخ انتقالات داده تغییر محسوسی نداریم. یعنی وجود دو دیسک تفاوتی با یک دیسک ندارد.
در شرایط خاص RAID1 توانایی تحمل خرابی بیش از یک دیسک را نیز دارد.
ساده ترین طراحی در تکنولوژیRAID مدار مربوط به Parity وجود ندارد.

مزایا:

           • RAID 1 سرعت خواندن عالی و سرعت نوشتن را که با یک درایو مشابه قابل مقایسه است ارائه می دهد.
           • در صورت خرابی درایو، داده ها مجبور نیستند بازسازی شوند، آنها فقط باید درایو جایگزینی کپی شوند.
           • RAID 1 فناوری بسیار ساده است.
           • RAID-1 ایده آل برای ذخیره سازی ماموریت حیاتی، به عنوان مثال برای سیستم های حسابداری است. این نیز مناسب برای سرورهای کوچک است که در آن تنها دو درایو داده استفاده می شود.

معایب :
           • بیشترین تعداد هارد دیسک در میان انواع RAIDبسته به انتخاب User
           • هزینه بالا

رید پنچ RAID 5

تکنولوژی RAID5 همانطور که در شکل زیر مشخص کرده ایم، بیت‌های توازنی که برای بازیابی استفاده می‌شوند، به گونه‌ای بر روی هاردها ذخیره می‌شوند که برای نوشتنشان، نیازی به صف بندی وجود نداشته باشد. سرعت خواندن و نوشتن این سیستم بسیار بالا بوده و در آن داده‌ها در سطح بلوک (قطعه داده‌ها) و نه بیت و بایت هندل می‌شوند. در این سیستم با از دست رفتن یک هارد، اطلاعات می‌توانند به سادگی بازیابی شوند.

 رید پنج RAID 5

مشخصات:
در این نوع به حداقل 3 درایو دیسک سخت نیاز داریم .
تک تک بلوک های داده روی دیسک ها نوشته می شوند و Parity مربوط به هر بلوک نیز داخل هارد مربوط ذخیره می گردد.
           • سیکل خواندن بسیار سریع (ترافیک کمتر در گذرگاه)
           • سیکل نوشتن متوسط (محاسبات مربوط به Parity)
           • قابلیت و اطمینان بالا (وجود ECC )
مزایا:
           • خواندن معاملات داده ها بسیار سریع است در حالیکه نوشتن داده ها تقریبا آهسته تر است (با توجه به Parity که باید محاسبه شود).
           • اگر یک درایو نتواند، شما هنوز هم به تمام داده ها دسترسی دارید، حتی در حالیکه درایو خراب جایگزین شده است و کنترل کننده ذخیره سازی داده ها را بر روی درایو جدید بازسازی می کند
معایب:
           • خرابی های درایو بر روی عملکرد اثر می گذارد، اگر چه این هنوز قابل قبول است.
           • این تکنولوژی پیچیده است. اگر یکی از دیسک های موجود در یک آرایه با استفاده از 4TB دیسک شکست خورده و جایگزین شود، بازگرداندن داده ها (زمان بازسازی) ممکن است بسته به بار بر روی آرایه و سرعت کنترل کننده، یک روز یا بیشتر طول بکشد. اگر دیسک دیگری در آن زمان بد شود، داده ها برای همیشه از بین می روند.
کاربرد:
RAID 5 یک سیستم جامع و کامل است که ذخیره سازی کارآمد را با امنیت عالی و عملکرد مناسب انجام می دهد. این ایده آل برای سرورهای پرونده و برنامه کاربردی است که دارای تعداد محدودی از درایوهای داده هستند.

رید شش RAID 6
 RAID6 نسخه گسترش یافته RAID5 است با این تفاوت که در این سیستم با از دست رفتن حتی 2 هارد، امکان بازیابی اطلاعات وجود خواهد داشت. این بدان معنی است که حداقل 4 درایو نیاز دارد و می تواند به طور همزمان 2 درایو را بسوزاند با این حال، اگر یک درایو در سیستم های RAID 5 می میرد و با یک درایو جدید جایگزین می شود، برای بازگرداندن درایو مبادله، ساعتها یا حتی بیشتر از یک روز طول می کشد. اگر در آن زمان درایو دیگر بمیرد، همه اطلاعات خود را از دست می دهید دلیلش هم استفاده از یک هارد دیگر به عنوان بیت توازن‌های اضافی (در شکل 4 مشخص کرده ایم) است. مثل RAID5 در سطح بلوک داده‌ها مدیریت می‌شوند با این حال به دلیل وجود یک دیسک بیشتر، سرعت خواندن و نوشتن نسبت به RAID5 کاهش یافته و امکان بازیابی افزایش می‌یابد.

 رید شش RAID 6
مشخصات:
           • در RAID6 که تصحیح و کنترل خطا را بهبود می بخشد. این ویرایش RAID اطمینان و توانایی بالا در زمینه data storage فراهم می کند.
           • بهترین انتخاب برای کاربردهای بحرانی و حساس اگر دو درایو شکست خورده باشند، شما هنوز هم به تمام داده ها دسترسی دارید، حتی در حالیکه درایوهای خراب جایگزین شده اند. بنابراین RAID 6 امن تر از RAID 5 است.
معایب:
           • طراحی مدار کنترلی بسیار پیشرفته و پیچیده .
           • سیکل نوشتن بسیار کند ( دوبار محاسبه مربوط به Parity)
           • نیاز به N+2 درایو دیسک سخت . بدلیل دارا بودن حالت Parity دو بعدی( N تعداد دیسکهای سخت در حالت معمولی)
           • خرابی های درایو بر روی عملکرد اثر می گذارد، اگر چه این هنوز قابل قبول است.
           • این تکنولوژی پیچیده است. بازسازی یک آرایه که در آن یک درایو نتواند مدت زمان زیادی را صرف کند.
کاربرد ایده آل:
RAID 6 یک سیستم جامع و کامل است که ذخیره سازی کارآمد را با امنیت عالی و عملکرد مناسب و معقول ترکیب می کند. در RAID 5 در سرورهای پرونده و برنامه کاربردی که برای ذخیره سازی داده ها از بسیاری از درایوهای بزرگ استفاده می شود بهتر است.

حمایت مطلب ما در LinkedIn

تبلیغات شما