آنچه در این آموزش خواهید آموخت:
1. تکنولوژی های ذخیره داده در RAID
1. رید های استاندارد Standard RAIDs
2. رید های ترکیبی Nested RAIDs
3. رید های غیر استاندارد Nonstandard RAIDs
در این مقاله ما قصد داریم به معرفی RAID، انواع RAID و ویژگی آن ها بپردازیم. رید تکونولوژی ای است که جهت ایجاد امنیت در ذخیره سازی داده و افزایش سرعت، بر روی هارد دیسک به کار میرود. در این آموزش ما با معرفی انواع آن به شما کمک میکنیم تا بهترین نوع آن را انتخاب کنید.
رید RAID چیست؟
RAID یا Redundant Array of Independent Disks به معنای آرایه افزونه دیسک های مستقل است. درواقع رید تکنولوژی ترکیب چند هارد دیسک است، به صورتی که داده هایی که در یک هارد دیسک میخواهند ذخیره شوند، به صورت یکسان در دیسک های بهم متصل در یک رید ذخیره میشوند. این عمل افزایش سرعت و ظرفیت ، حفظ داده و بهبود عملکرد را در پی خواهد داشت.
نحوه عملکرد رید RAID
با توجه به نوع رید، از هارد دیسک مخصوصی استفاده میشود که باعث بوجود آمدن سطح های متفاوتی از رید میشود. اختلاف این سطوح به ویژگی های ایجاد شده از ترکیب رید و هارد دیسک بستگی دارد که در ادامه به توضیح این ویژگی ها میپردازیم:
ظرفیت یا Capacity
یکی از این ویژگی ها ظرفیت یا Capacity است که با توجه به تعداد هارد دیسک های ترکیب شده در یک رید و نوع اتصال بین آنها، ظرفیت های متفاوتی ایجاد میشود.
عملکرد یا Performance
با توجه به اینکه در یک رید از چند هارد دیسک استفاده میشود، سرعت پردازش داده ها به طور چشمگیری افزایش پیدا کرده و عملکرد خیلی خوبی را شاهد خواهیم بود. بر اساس نوع رید این عملکرد ها نیز متفاوت خواهد بود.
تحمل خطا یا Fault Tolerance
از اصلی ترین اهداف رید، حفظ اطلاعات در برابر مشکلات هارد دیسک است. رید های مختلف ، مقاومت های متفاوتی نیز در برابر مشکلات پیش رویشان دارند.
نحوه سازماندهی رید RAID
پس از شناخت رید، رید کنترلر و نحوه عملکرد رید اکنون نوبت به معرفی نحوه سازماندهی رید به شما رسیده است. دوتا از موارد مهم در بحث سازماندهی رید، تکنولوژی ذخیره داده در RAID و اجرای RAID است.
تکنولوژی های ذخیره داده در RAID
جهت ذخیره سازی داده در رید به طور کلی از 3 روش میتوان استفاده کرد:
روش Striping
در ذخیره سازی Striping ، داده به بخش های مشخص و یکسانی تقسیم میشوند که به هر یک بلوک میگویند؛ سپس این بلوک ها به صورت یک به یک در رید قرار میگیرند. با استفاده از این روش عملکرد بهبود بخشیده میشود.
روش Mirroring
در روش ذخیره سازی Mirroring نسخه های یکسان داده ها روی تمامی هارد های یک رید ذخیره سازی میشود. درصورت استفاده از این روش علاوه بر بهبود عملکرد، تحمل خطا نیز بالا میرود.
روش Parity
در این روش نیز مانند روش Striping داده ها به بلوک های یکسان تقسیم میشوند و البته Checksum نیز در آن بکار میرود. به صورتی که یک تابع برابری مشخص برای هر یک از بلوک ها تعریف شده پس درصورت بروز مشکل در هاردی، بلوک از بین رفته توسط Checksum مجددا محاسبه میشود. این کار باعث افزایش سطح تحمل خطای رید خواهد شد.
اجرای RAID
اکنون نوبت به اجرای RAID میرسد؛ جهت ترکیب هار دیسک ها و ساخت یک RAID، دو روش وجود دارد که در ادامه به توضیح آنها میپردازیم:
روش نرم افزاری
در این روش به دلیل استفاده از سیستم عامل جهت اجرای RAID، آن را روش نرم افزاری می نامند.
مزایا :
- این روش از نظر هزینه ای که خرج میکنید بسیار به صرفه تر از روش سخت افزاری است
معایب :
- به علت استفاده از سیستم عامل ، بوت سیستم در بعضی سطح های RAID امکان پذیر نیست
- با توجه به استفاده از منابع سیستم ، کارایی و سرعت در این روش کاهش می یابد
- در این روش جهت تعویض هارد باید دستگاه خاموش شود پس در مواقعی که نیاز مبرم به در دسترس بودن سیستم هست نمیتوان از آن استفاده کرد
- تمامی سیستم عامل ها توانایی ایجاد رید را دارند اما از تمامی سطح های رید پشتیبانی نمیکنند
- جهت اجرا از CPU میزبان استفاده میکند
روش سخت افزاری
در این روش از یک سخت افزار مشخص جهت اجرای RAID استفاده میشود، به همین علت به آن سخت افزاری میگویند.
مزایا :
- امکان رفع هر چه ساده تر خطا های موجود، به علت ارتباط مستقیم با تجهیزات
- عدم استفاده از CPU سیستم میزبان
- امکان تعویض هارد دیسک در هر زمان برای شما امکان پذیر است زیرا از قابلیت Hot-Swapping پشتیبانی میکند
- فراهم کردن امکان بوت کردن برای کاربر
معایب :
- نیاز به خرید یک سخت افزار جداگانه دارید، پس هزینه بیشتری در مقابل روش نرم افزاری باید متقبل شوید
انواع رید RAID
در این بخش از آموزش میخواهیم انواع RAID را به شما معرفی کنیم. درواقع انواع رید به 3 دسته کلی RAID استاندارد ، RAID ترکیبی و RAID غیراستاندارد تقسیم میشود، که هر یک از این دسته ها نیز چند نوع رید را شامل میشود.
رید های استاندارد Standard RAIDs
رید های استاندارد شامل RAID 0 , RAID 1 , RAID 2 , RAID 3 , RAID 4 , RAID 5 , RAID 6 است که در ادامه به توضیح برخی از آنها میپردازیم.
RAID 0
RAID 0 دارای پیکربندی Striping بوده و به این نام نیز شناخته شده است. این مدل از RAID که سریع ترین نوع RAID است، حداقل نیازمند دو هارد بوده و میبایست گفت عملکرد سیستم به طرز قابل توجهی در این نوع افزایش پیدا میکند اما تحمل خطا ثابت میماند.
یعنی در این نوع رید داده های شما امنیت لازم را ندارد و در صورت خرابی یکی از هارد دیسک ها ، اطلاعات بطور کامل غیرقابل دسترسی میشوند. این نوع رید زمانی مناسب است که تنها سرعت برای شما مهم باشد و داده های شما فاقد اهمیت باشد.
RAID 1
جهت ایجاد RAID 1 نیز حداقل به دو هارد دیسک نیاز دارید. RAID 1 نیز مانند RAID 0 سرعت را افزایش میدهد اما تفاوت آن با نوع قبلی در نحوه ذخیره سازی داده است؛ به این صورت که در RAID 1 داده ها به روش Mirroring ذخیره میشوند یعنی داده ها بصورت یکسان در دو یا چند هارد دیسک ذخیره شده و امنیت صددرصدی را در پی خواهد داشت.
در صورت بروز هرگونه مشکل اطلاعات شما قابل دستیابی خواهد بود. از معایب این نوع هارد این است که به علت کپی شدن اطلاعات درواقع از نصف ظرفیت میتوان استفاده کرد و همچنین سرعت نوشتن نیز به علت نوشتن همزمان بر روی دو هارد، به نصف کاهش میابد.
RAID 5
جهت ایجاد RAID 5 ، حداقل به 3 هارد دیسک نیازمند خواهیم بود. روش ذخیره سازی Striping و Parity بطور همزمان در این نوع از رید استفاده شده است؛ به این صورت که داده ها در دیسک اول و دوم ذخیره شده سپس محاسبات دیتا یا همان Parity روی دیسک سوم انجام میشود. در دفعات بعد Parity روی هارد دیسک دیگر قرار گرفته و به این صورت بطور کلی فضای یک هارد از دست میرود. در رید 5 اگر مشکلی در یکی از هارد ها ایجاد شود، با قرار دادن یک هارد جدید بر روی سرور میتوان دیتا را ریکاوری کرد.
از معایب این نوع RAID تحمل خطای پایین آن ، یعنی در حد یک هارد ، است؛ همچنین سرعت خواندن و نوشتن روی این رید از RAID 0 کمتر و از RAID 1 بیشتر است. درصورتی که عمل نوشتن زیاد و فشرده بر روی هارد دارید، این نوع رید اصلا پیشنهاد نمیشود زیرا با توجه به ایجاد بیت افزونه Parity زمان نوشتن اطلاعات طولانی تر خواهد شد. همچنین درصورت خرابی یکی از هارد ها، ریکاوری اطلاعات بسیار زمانبر خواهد بود.
RAID 6
در این نوع از RAID به حداقل 4 هارد نیاز خواهیم داشت. RAID 6 مانند RAID 5 عمل میکند با این تفاوت که در کار ذخیره سازی از دو Parity استفاده کرده که هر یک را در هارد دیسک جداگانه قرار میدهد. لازم به ذکر است که این کار تحمل خطا را بسیار بالاتر برده و حتی درصورت خرابی دو هارد، سیستم همچنان میتواند به کار خود ادامه دهد و اطلاعات دو هارد خراب شده نیز قابل ریکاوری خواهد بود.
از معایب این RAID میتوان به کاهش سرعت و فضای ذخیره سازی آن به اندازه دو Parity که حین نوشتن اطلاعات ایجاد میشود، اشاره کرد.
رید های ترکیبی Nested RAIDs
نوع دیگری از RAID که شامل ترکیبی از RAID های استاندارد است را RAID ترکیبی مینامیم. در ادامه به توضیح برخی از انواع این دسته از رید ها خواهیم پرداخت.
RAID 1+0
جهت ایجاد RAID 0+1 به حداقل 4 هارد دیسک نیاز است. این رید ترکیبی از Striping و Mirroring است یعنی داده ها را در بین هارد های آینه ای شده بصورت نواری توزیع میکند پس نصف ظرفیت آن قابل استفاده است. به این ترتیب شما در این رید بهبود عملکرد RAID 0 و تحمل خطای RAID 1 را شاهد خواهید بود.
در RAID 0+1 اطلاعات شما به احتمال خیلی زیاد محفوظ میماند زیرا درصورت خرابی یک هارد، hot spare جایگزین آن شده و اگر دو هارد خراب شوند به شما امکان تعمیر آنها را میدهد. اما اگر با مشکلات دیگری مواجه شوید اطلاعات شما ممکن است پایدار نماند.
RAID 5+0
این نوع رید از ترکیب RAID 0 و 5 RAID بوجود می آید و حداقل تعداد 6 هارد جهت ایجاد آن لازم است. تحمل خطای RAID 5+0 بیشتر از RAID 5 بوده و لازم به ذکر است درمورد ظرفیت RAID 50 به ازای هر 3 دیسک 1 دیسک از دست رفته داریم و چون حداقل تعداد دیسک 6 تا میباشد پس حداقل 2 دیسک از دست رفته داریم.
RAID 6+0
از ترکیب RAID 0 و 6 RAID میتوان به RAID 6+0 یا 60 RAID رسید که حداقل تعداد هارد موردنیاز جهت ایجاد آن 8 عدد است. نحوه ذخیره سازی اطلاعات در این رید مشابه RAID 50 بوده با این تفاوت که Parity دوبار در این رید رخ میدهد و در نهایت در صورت بروز مشکل در سیستم، رید همچنان میتواند به کار خود ادامه دهد.
از معایب این نوع رید نیز مانند RAID 6 میتوان به کاهش سرعت و ظرفیت ذخیره سازی آن به اندازه دو Parity اشاره کرد.
رید های غیر استاندارد Nonstandard RAIDs
همچنین باید گفت که یک سری رید های غیر استاندارد یا Nonstandard RAIDs نیز وجود دارند که کاملا با رید های استاندارد متفاوت اند. مانند:
- RAID 7
- Adaptive RAID
- Linux MD RAID 10
- RAID S (Parity RAID)
بهترین نوع RAID کدام است؟
نوع RAID را با توجه به نیاز خود میبایست انتخاب کنید اما در حالت کلی میتوان گفت RAID 0 سریع ترین، RAID 1 مطمعن ترین و RAID 5 ترکیبی از این دو یعنی هم سریع و هم مطمعن است.
تفاوت RAID و SSD
SSD به علت دارا بودن سرعت بسیار زیاد طرفداران زیادی دارد، درصورتی که در بین RAID ها تنها RAID 0 میتواند سرعتی مانند آن را داشته باشد؛ که RAID 0 نیز نمیتواند دقیقا سرعت و کارایی SSD را دارا باشد.
درصورت تمایل میتوانید با استفاده از آموزش زیر اطلاعاتی درمورد SSD کسب کنید.
⇐ هارد SSD چیست؟ مزایا و معایب استفاده از آن
جمع بندی:
جهت ذخیره سازی داده های خود رید مناسب مربوطه را با توجه به سرعت و کارایی مدنظرتان انتخاب کنید. همچنین میتوان بجای رید از قابلیت بکاپ گیری منظم استفاده کرد که از پرشدن بیهوده فصای هاردها جلوگیری شود.
امیدواریم این آموزش برای شما مفید بوده باشد و به وسیله آن با مفهوم رید، کاربرد و انواع آن آشنا شده باشید. درصورت بروز هرگونه مشکل میتوانید آن را در بخش دیدگاه بیان کنید.
