انواع سطوح RAID هارد دیسک ها- قسمت اول

asphp-raid-controller

اگرتاکنون به دنبال خرید یک سرور سخت افزاری ویا تجهیزاتی مثل NAS یا SAN بوده اید حتما با واژه RAID برخوردکرده اید.
چه بخواهید و چه نخواهید اگر به دنبال بالا بردن کارایی و مقابله با Data Loss
در سرورها و تجهیزات ذخیره سازی خود باشید به معماری به نام RAID نیاز خواهید داشت.
اما نکته مهم در این خصوص این است که ما انواع و اقسام RAID در سطوح مختلف داریم
که هر کدام برای برطرف کردن یک سری از نیازهای ما طراحی شده اند.
(انواع سطوح RAID هارد دیسک ها- قسمت اول)

کلمه RAID مخفف Redundant Array Of Independent (Inexpensive) Disks می باشد
که ترجمه فارسی آن آرایه ای از دیسک های اضافه بر سازمان مستقل می شود،
به هیچ عنوان RAID را ترجمه نکنید. چون به همان اندازه ای که الان به ترجمه خندیدید به شما هم می خندند.
بصورت معمول وقتی صحبت از RAID می شود در واقع ما درمورد دو یا چندین دیسک سخت افزاری صحبت می کنیم که در کنار هم قرار گرفته اند
و به کمک هم می توانند یا کارایی یک سیستم را بالا ببرند و یا خطاپذیری یا Fault Tolerance یک سیستم را افزایش بدهند،
این سیستم معمولا یک سرور سخت افزاری و یا یک دستگاه NAS Storage است.

به این نکته توجه کنید که RAID هم می تواند کارایی یا Performance را بالا ببرد،
هم خطاپذیری یا Fault Tolerance را بالا ببرد و هم می تواند بر حسب نوع و سطح RAID ای که انتخاب می کنیم هر دوی این موارد را بالا ببرد.
وقتی صحبت از Fault Tolerance یا خطاپذیری می شود یعنی اینکه RAID به ما این قابلیت را می دهد
که در صورت بروز خطا برای یک یا چند هارد دیسک ما،اطلاعات و سرور ما دچار اختلال نشده و به کار خود ادامه بدهد
و بتواند در برابر این خطایی که ایجاد شده است مقاومت کند
که یک درجه ایمنی بسیار خوب برای سرورهای سخت افزاری به حساب می آید.

افزایش خطاپذیری

روشی که شما برای خطاپذیری یا Fault Tolerance در RAID انتخاب می کنید دقیقا وابسته به نوع RAID است که شما انتخاب می کنید،
نوع RAID را به عنوان سطح یا RAID Level هم می شناسیم. سطح RAID که ما انتخاب می کنیم به عوامل مختلفی بستگی دارد
که از آن جمله می توانیم به تعداد دیسک هایی که در اختیار داریم،
حساسیت اطلاعات موجود، روش بازیابی اطلاعات، نیاز شما به این اطلاعات و در نهایت کارایی و سرعتی است که شما به آن نیاز دارید

برای مثال اینکه داده های شما بعد از به مشکل خوردن و سوختن یکی از هارد دیسک های سرور به اشکال نخورده
و سرور همچنان بتواند به سرویس دهی خود ادامه دهد و خللی در کارش وارد نشود،
در یک سازمان اهمیت خیلی خیلی بیشتر از یک کاربر خانگی دارد
که برای پشتیبان گیری از اطلاعات خودش ساختار RAID را پیاده سازی کرده است.
سطوح مختلف RAID دارای پیکربندی ها و قابلیت های مختلفی در ارائه خدمات Fault Tolerance و Performance هستند
که شما بر اساس نیاز خودتان یکی از آنها را انتخاب می کنید.

انواع سطوح RAID هارد دیسک ها- قسمت اول
asphp-raid-controller

 

 

 

سه دلیل اصلی استفاده از RAID عبارتند از :
•افزونگی •بالابردن کیفیت•هزینه پایین تر RAID

 

 

 

مروری بر تکنولوژی RAID

تکنولوژی RAID ذاتا برای سازمان ها و شرکت هایی طراحی شده استکه
خطا پذیری دیسک ها و بالا بودن کارایی دستگاه از اولویت ها محسوب می شود
و کارایی سرور یک باید است و نه اینکه یک امر تجملاتی برای سرور در نظر گرفته شده باشد.
سرورهای سخت افزاری و تجهیزات NAS ای که در مراکز داده مورد استفاده قرار می گیرند
معمولا بر روی خودشان دستگاه یا بورد سخت افزاری به نام RAID Controller دارند
که مجموعه دیسک هایی که در RAID استفاده می شود را مدیریت می کنند،
این بورد های سخت افزاری بسته به سخت افزاری که بر روی آنها نصب می شود می توانند چندین هارد دیسک SSD  SATA یا SAS را بر روی خود نگه دارند.

در ابتدا طراحی RAID فقط برای سرورها و NAS Storage های سازمانی طراحی شده بود.
اما امروزه حتی PC های خانگی و NAS های کوچک هم قابلیت پیاده سازی RAID را بر روی خود دیده اند
و حداقل دو عدد هارد دیسک را می توانید بر روی این دستگاه ها مشاهده کنید،
بنابراین امروزه RAID را دقیقا مشابه همان چیزی که در سازمان ها مشاهده می کنید در مصارف خانگی نیز خواهید دید.
به این نوع RAID ها که دارای یک سخت افزار خاص برای نگهداری هارد دیسک ها
و مدیریت آنها می باشند Hardware RAID یا RAID سخت افزاری گفته می شود.

(انواع سطوح RAID هارد دیسک ها- قسمت اول)

SoftWare Raid Controller

RAID نرم افزاری بدین معناست که شما می توانید هارد دیسک های خود را با هم RAID کنید
و اینکار را بدون نیاز به داشتن سخت افزار خاصی مثل RAID Controller انجام دهید.
در RAID های سخت افزاری این RAID Controller است که وظیفه مدیریت RAID را برعهده دارد
اما در RAID های نرم افزاری این سیستم عامل است که می تواند کلیه کارهای مربوط به RAID را انجام و مدیریت کند.

جالب اینجاست که امروزه حتی در ویندوزهای نسخه دسکتاپ هم شما قابلیت پیاده سازی RAID را دارید،
از ویندوز هشت به بعد قابلیتی به نام Storage Pool اضافه شده است که کاربر براحتی می تواند با استفاده از آن RAID نرم افزاری ایجاد کند،
جالب اینجاست که شما در Storage Pool می تواند بر روی یک هارد دیسک دو عدد پارتیشن ایجاد کنید
که یکی برای بوت شدن سیستم عامل و دیگری برای نگهداری داده های شما استفاده شود
و پارتیشنی که در آن داده وجود دارد را می توانید Mirror کنید.

انواع سطوح RAID هارد دیسک ها- قسمت اول
asphp-raid-controller

کدام RAID مناسب کار شما است؟

ما RAID ها را به سطوح مختلفی طبقه بندی می کنیم که هر کدام از این سطوح بسته به نیاز ما مورد استفاده قرار می گیرند،
انتظار ما از سطوح مختلف RAID یا کارایی بالا، یا خطا پذیری بالا و یا هر دوی این موارد بصورت همزمان است.
البته این موضوع هم خیلی مهم است که نیاز شما با RAID های سخت افزاری برطرف می شود یا باید از RAID های نرم افزاری استفاده کنید،
به این موضوع توجه کنید که برخی از سطوح RAID فقط در لایه سخت افزار قابل پیاده سازی هستند
و تنها چند مورد RAID شناخته شده هستند که در لایه نرم افزار قابل پیاده سازی هستند.

اگر قصد استفاده کردن از RAID های سخت افزاری را نیز داشته باشید
نوع Controller که استفاده می کنید نیز در برطرف کردن نیاز شما موثر است،
RAID Controller های مختلف از سطوح مختلفی از RAID های سخت افزاری پشتیبانی می کنند
و همچنین حتی نوع هارد دیسک هایی که بر روی این RAID Controller ها پشتیبانی می شود نیز می تواند متفاوت باشد،
RAID Controller ها می توانند از هارد دیسک های SAS  SSD و یا SATA پشتیبانی کنند.
حالا به سراغ معرفی انواع سطوح RAID می رویم.
“انواع سطوح RAID هارد دیسک ها- قسمت اول”

درصورت نیاز به اطلاعات بیشتر برای انتخاب بین RAID CONTROLLER سخت افزار و یا نرم افزار،
میتوانید به مقاله
RAID Controller و انواع آن در همین سایت مراجعه نمایید.

معرفی RAID Level 0

آریاشبکه پیشرو-انواع سطوح RAID هارد دیسک ها- قسمت اول
asphp-RAID-0-Disk-Striping

RAID Level 0 به اسامی مثل Disk Striping Without Parity یا در برخی موارد به Disk Striping هم معروف است.
Stripe به معنی راه راه یا خط خطی است، همانطور که گور خر راه راه است،
یعنی داده ها بصورت ریز ریز شده در بین دو یا چند دیست به نسبت مساوی تقسیم می شوند،
از این نوع RAID برای بالا بردن سرعت و کارایی دستگاه ها استفاده می شود

برای پیاده سازی این نوع RAID به حداقل دو عدد هارد دیسک نیاز داریم
به گونه ای که خواندن و نوشتن اطلاعات همزمان بر روی دو یا چند دیسک انجام می شود
و به همین دلیل سرعت خواندن و نوشتن داده ها بسیار بیشتر از حالت معمول است
چون دو عدد هارد درایو همزمان داده ها را در بین خود تقسیم می کنند
و طبیعتا Head های دو عدد هارد دیسک برای نوشتن و خواندن اطلاعات استفاده می شود،
هر چقدر تعداد این Head های نوشتن و خواندن بیشتر باشد سرعت نیز بالاتر خواهد رفت.

 

کارایی

این نوع RAID دارای بهترین سرعت و کارایی در I/O است.
همانطور که گفتیم برای پیاده سازی RAID Level 0 حداقل به دو عدد هارد دیسک نیاز داریم،
از طرفی این نوع RAID هم بصورت نرم افزاری و هم بصورت سخت افزاری قابل پیاده سازی است،
اما نکته منفی در خصوص استفاده از RAID Level 0 این است
که این نوع از RAID ها قابلیت Fault Tolerance یا خطا پذیری ندارند،
یعنی زمانی که یکی از هارد دیسک های ما از بین برود،
تمامی داده های ذخیره سازی شده بر روی سایر هارد دیسک ها نیز دچار مشکل و غیر قابل بازیابی می شوند

R در کلمه RAID به عنوان Redundant یا افزونگی معنی می شود
و در واقع ماهیت RAID که خطاپذیری است را می رساند،
با توجه به اینکه RAID Level 0 به هیچ عنوان دارای افزونگی و خطاپذیری نمی باشد
می توانیم از آن به عنوان AID نام ببریم. اگر برایتان سرعت مهم است خطاپذیری اصلا مطرح نیست
می توانید از این سطح از RAID استفاده کنید.
در این نوع RAID اگر دو عدد دیسک ۱ ترابایتی داشته باشیم
ظرفیتی که از آن می توانیم استفاده کنیم، مجموع ظرفیت های دو دیسک یعنی ۲ ترابایت خواهد بود.

پایین ترین سطح قابل استفاده RAID ، سطح صفر یا LEVEL0 میباشد
که در واقع نسخه صحیحی از RAID نمی باشد.
درصورتیکه یکی از درایو ها دچار مشکل شود کلیه اطلاعات آسیب خواهند دید.

آریاشبکه پیشرو-انواع سطوح RAID هارد دیسک ها- قسمت اول
asphp-raid-controller

مزایا و 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)
-طراحی بسیار ساده ( زیرا مدار محاسبه Parity وجود ندارد )
– عدم پرداختن به محاسبات مربوطه به Parity و کنترل خطا (افزایش سرعت به دلیل عدم پرداختن به محاسبات مربوط به Parity)

معایب :

– عدم استفاده از Parity .(هیچ گونه کد تشخیص و تصحیح خطا در این نوع RAID وجود ندارد )
– از کار افتادن یک درایو باعث از دست رفتن کلیه اطلاعات خواهد شد.- عدم کارایی در محیطهای حساس به حفظ داده ها

موارد استفاده :

– میکس و پردازش تصاویر ویدیویی (میکس و مونتاژ ).- واژه پردازی (نرم افزارهای تایپ و… )- کارهایی که نیاز به سرعت بالا دارد.

✔برای مطالعه ادامه این مطلب لطفا به قسمت دوم این مقاله در لینک زیر مراجعه نمایید.✔

انواع سطوح RAID هارد دیسک ها-قسمت دوم