انواع سطوح تکنولوژی RAID

 

سطوح تکنولوژی RAID

آگاهی از سطوح RAID و به طورکلی فضای ذخیره‌سازی RAID به درک این موضوع کمک می‌کند که ویژگی”همیشه فعال بودن” چیزی بیش از اغراق در تبلیغات تجاری است و درخواست ابتدایی مشتری است. یکی از قدیمی‌ترین فناوری‌ها  برای دست‌یابی به این وضعیت که هنوز فعال است، تکنولوژی RAID یا «آرایه اضافی از دیسک‌های مستقل» است.

توسعه‌دهندگان، RAID را برای بهبود افزونگی و عملکرد در سیستم‌های ذخیره‌سازی طراحی کردند. RAID اساساً درهارد دیسک‌ها به‌کار می‌‌رود، اگرچه برخی از SSD‌ها نیز از RAID به خصوص در آرایه‌های هیبریدی استفاده می‌کنند.

انواع RAID چیست؟

کارشناسان اجرایی در زمینه ذخیره‌سازی می‌توانند RAID را مانند یک سخت افزار ( کارت یا تراشه کنترلر) یا نرم افزار ( فقط نرم افزاری یا ترکیبی) جایگزین کنند.

RAID سخت افزاری

یک کنترلر اختصاصی سخت افزاری این خدمات RAID  را بر پایه سخت افزار مهیا می‌سازد. IT با دو روش قادر است تا RAID سخت افزاری را جایگزین کند: یک کارت کنترلر RAID خارجی یا یک RAID بر روی تراشه داخلی.

·       کارت کنترلر RAID

این کارت توسعه برقی به ورودی مادربرد PCIe یا PCI-X متصل می‌شود و شامل یک پردازنده RAID و پردازنده‌های ورودی/خروجی با رابط درایو است. این کارت‌ها گران هستند، اما از آن‌جایی که مستقل از میزبان عمل می‌کنند، تمام عملیات RAID از CPU به کارت اختصاصی بارگذاری می‌شود.

·       RAID بر روی تراشه

یک تراشه به‌صورت تک روی مادربرد، رابط میزبان، رابط‌های ورودی/خروجی برای هارد دیسک، پردازنده RAID و کنترلر حافظه را یکپارچه می‌کند.

 

 

RAID نرم افزاری

RAID برپایه نرم‌افزار خدمات RAID را از میزبان ارائه می‌دهد. نرم افزار RAID در دو نوع ارائه می‌شود: نرم افزار خالص که از سیستم عامل اجرا می‌شود و نرم افزار ترکیبی که شامل یک قطعه سخت افزاری برای کاهش بار روی CPU است.

·       RAID فقط نرم‌افزاری:

این نوع RAID کم‌هزینه‌ترین نوع RAID است و اغلب به عنوان یک عملکرد طبیعی در سیستم‌ عامل گنجانده می‌شود. این یک برنامه نرم افزاری مبتنی بر میزبان است که محاسبات RAID را در درایوهای دیسک سخت متصل مدیریت می‌کند. از طریق یک رابط ورودی/خروجی HBA یا محلی متصل می‌شود و در زمان بارگیری RAID توسط سیستم عامل درایور، فعال می‌شود.

·        ترکیبی :

این RAID مبتنی بر نرم‌افزار از یک قطعه سخت‌افزاری برای ارائه عملکردهای RAID BIOS از RAID BIO روی مادربرد یا HBA استفاده می‌کند. این فناوری سطح مازادی از حفاظت در برابر فرآیند بوت معیوب ارائه می‌دهد. راه‌اندازی RAID فقط نرم‌افزاری از سیستم عامل اجرایی و خطاهای بوت می‌تواند کل زیرسیستم RAID را تحت تأثیر قرار دهد. اضافه کردن یک قطعه سخت افزاری RAID BIOS از زیرسیستم در برابر خطاهای بوت سیستم عامل محافظت می‌کند.

 

سطوح مختلف RAID چیست؟

RAID چه سخت افزاری و چه نرم افزاری، در طرح‌ها یا سطوح مختلف وجود دارد. رایج ترین سطوح عبارتند از RAID 0، 1، 5، 6، و 10. سطوح 0 ، 1 و 5 روی هر دو رسانه HDD و SSD کار می‌کنند. (سطوح 4 و 6 نیز روی هر دو رسانه کار می‌کنند، اما به ندرت به‌کار برده می‌شوند).

RAID صفر(نواری):

این سطح به حداقل دو دیسک نیاز دارد و فایل‌ها را تقسیم و داده‌ها را در دو دیسک یا بیشتر به‌صورت نواری طبقه بندی می‌کند و دیسک‌های نواری را به شکل یک بخش واحد در نظر می‌گیرد. از آنجایی که چندین هارد دیسک به طور همزمان بخش هایی از یک فایل را می‌خوانند و می‌نویسند، عموماً سرعت عملیات سریع‌تر است.

سطح صفر افزونگی یا سازگاری با خطا را تأمین نمی‌کند. از آن‌جایی که چندین دیسک را به عنوان یک بخش واحد در نظر می‌گیرد، اگر حتی یک درایو از کار بیفتد، فایل نواری قابل خواندن نیست. این یک مشکل در محیط‌هایی با دسترسی‌های بسیار بالاست نه یک مشکل حل نشدنی در محیط‌های پخش ویدیو یا بازی‌های رایانه‌ای که عملکرد آن بیشترین اهمیت را دارد که حتی اگر جریان با شکست مواجه شود، فایل منبع همچنان وجود خواهد داشت.

 

RAID 1 (آینه‌ای):

سطح 1 برای کار کردن به حداقل دو دیسک نیاز دارد و افزونگی و خطای داده را ایجاد می‌کند. دقیقاً همان اطلاعات را روی هر دیسک می‌خواند و می‌نویسد. اگر یک دیسک آینه‌ای از کار بیفتد، فایل به‌طور کامل روی دیسک فعال وجود دارد. هنگامی که IT بخش ازکارافتاده را جایگزین کرد، سیستم RAID به طور خودکار مانند آینه به درایو جایگزین باز می‌گردد. RAID 1  همچنین عملکرد خواندن را افزایش می‌دهد و ظرفیت قابل استفاده بیشتری را در درایوها اشغال می‌کند، اما یک فرآیند خطاپذیر اقتصادی در سرورهای کاربردی است.

 

RAID 5  (نواری همراه با موازنه):

این سطح، نوار و برابری را در سطح یک واحد توزیع می‌کند و موازنه داده‌های به صورت باینری و پردازش نشده است. سیستم RAID مقادیر خود را برای ایجاد یک بخش موازنه محاسبه می‌کند تا سیستم از آن برای بازیابی اطلاعات نواری یک درایو خراب استفاده کند. اکثر سیستم‌های RAID همراه با عملکرد موازنه روی دیسک‌های موجود در آرایه به ذخیره واحدهای برابری می‌پردازند. (بعضی از سیستم‌های RAID یک دیسک را به محاسبات موازنه اختصاص می‌دهند، اما این موارد نادر هستند.)

RAID 5  بخش‌های موازنه را برروی دیسک‌های نواری ذخیره می‌کند. هر نوار بخش موازنه اختصاصی خود را دارد. 5 RAID قادر است با از دست دادن یک دیسک در آرایه سازگاری کند.

RAID 5  عملکردRAID  صفر را با افزونگی  RAID  1 ترکیب می‌کند، اما فضای ذخیره‌سازی زیادی را برای انجام این کار اشغال می‌کند (حدود یک سوم ظرفیت قابل استفاده).

با توجه به این که همه درایوهای موجود در آرایه به طور همزمان درخواست‌های نوشتن را ارائه می‌دهند، این سطح عملکرد نوشتن را افزایش می‌دهد. از آن‌جایی که حتی تغییرات جزئی در نوارها نیاز به چندین مرحله و محاسبه مجدد دارد، با این وجود، عملکرد کلی دیسک ممکن است با تقویت عملکرد نوشتن دچار تغییر شود.

 

RAID 6  (نواری همراه با موازنه دوبرابر):

این سطح مانند5  RAID با موازنه توزیع شده و نواری عمل می‌کند. تفاوت اجرایی اصلی در   RAID 6  این است که حداقل چهار دیسک در یک آرایه RAID 6 وجود دارد و سیستم یک بخش موازنه اضافی را در هر واحد ذخیره می‌کند. در جایی‌که این دو دیسک ممکن است قبل از دسترسی آرایه از کار بیفتند باعث اجرای یک پیکربندی می‌شود و کاربرد اولیه آن در سرورهای کاربردی و آرایه های ذخیره‌سازی بزرگ است.

RAID 6 افزونگی بالاتری نسبت به 5 دارد و عملکرد خواندن را افزایش می‌دهد و ممکن است با همان عملکرد سرور درزمان نوشتن فشرده تحت تأثیر قرار گیرد. این عملکرد به ساختار سیستم RAID بستگی دارد: آیا سخت‌افزار یا نرم‌افزار است یا در گروه میان ‌افزار قرار دارد و آیا سیستم شامل نرم‌افزار پردازشی برای محاسبات برابری با کارایی بالا است.

 

 

RAID 10 (نواری و آینه‌ای):

RAID 10 به حداقل چهار دیسک در آرایه نیاز دارد. برای کارایی بالاتر روی دیسک ها به‌صورت نواری طبقه‌بندی انجام می‌دهد و برای افزونگی از روش انعکاسی استفاده می‌کند. در یک آرایه چهار درایوی، سیستم داده‌ها را در دو دیسک به‌صورت نواری طبقه بندی می‌کند و به دو دیسک باقیمانده دیسک های نواری را منعکس می‌کند و هر کدام نیمی از داده‌ها را ذخیره می‌کنند.

این سطح RAID به محیط‌هایی خدمات می‌دهد که هم به امنیت داده‌ها و هم به کارایی بالا نیاز دارند، مانند پایگاه‌های داده‌ای با تراکنش بالا که اطلاعات حساس را ذخیره می‌کنند. این گران‌ترین سطح RAID با ظرفیت مورد استفاده کمتر و هزینه‌های بالای سیستم است.

 

 

SSD RAID

SSD‌ها می‌توانند از سیستم‌های RAID سنتی استفاده کنند. با این حال، بهبود عملکرد RAID باعث افزایش شتاب حافظه‌های SSD نمی‌شود (این SDD‌ها در حال حاضر به طور قابل توجهی سریع‌تر از HDD‌ها هستند).

به منظور افزودن ارزش به عملکرد RAID، برخی از فروشندگان SSD توابع RAID اختصاصی را برای آرایه‌های تمام فلش، از جمله  RAID-3Dو Dell XtremIO Data Protection توسعه داده‌اند. آن‌ها نه تنها افزونگی داده را در AFA‌ها فراهم می‌کنند، بلکه با کاهش مقدار ورودی/خروجی مورد نیاز برای به روز رسانی نوارها، عملکرد RAID SSD را نیز تسریع می‌سازند.

 

دیگر انواع RAID

RAID 2: این یک سطح اصلی است اما امروزه به ندرت از آن استفاده می‌شود. این RAID فناوری نواری است که به جای طبقه‌بندی خطی در سطح بخش، در سطح بیت عمل می‌کند و از نوع پیچیده‌ای از کد تصحیح خطا استفاده می‌کند که جای موازنه قرار می‌گیرد. RAID 2 به طور کلی محدود به ارائه درخواست‌های منفرد است و کد تصحیح خطای آن بسیار پیچیده‌تر از فناوری موازنه است.

RAID 3 : این سطح به ندرت اجرا می‌شود و از طبقه‌بندی نواری و موازنه در سطح بایت استفاده می‌کند و محاسبات برابری را روی دیسک اختصاصی ذخیره می‌کند. مانند RAID 2، معمولاً نمی‌تواند چندین درخواست را به طور همزمان انجام دهد. این کار بر عملکرد حجیم خواندن و نوشتن متوالی تأثیر نمی‌گذارد، اما ظرفیت دسترسی تصادفی را کاهش می‌دهد.

RAID 4: داده‌های سطح هر بخش را به‌صورت نواری طبقه بندی می‌کند و مانند RAID 5، یک دیسک را به موازنه اختصاص می‌دهد. این طبقه‌بندی نواری برای هر عمل خواندن تصادفی میزان کارایی بالایی را فراهم می‌کند. اما از آن‌جایی که RAID 4 باید تمام داده‌های موازنه را روی یک دیسک بنویسد باعث تغییر عملکرد نوشتن تصادفی می‌شود.

هنگام تحقیق در مورد سطح RAID، به یاد داشته باشید که حتی بهترین راه حل RAID نیز نمی‌تواند جای پشتیبان‌گیری را بگیرد. RAID از در دسترس بودن و افزونگی داده ها محافظت می‌کند، اما خرابی فایل، خطاهای نوشتن یا هک را شناسایی یا اصلاح نمی‌کند. IT همیشه باید از داده‌ها پشتیبان‌گیری کند و روی یک سیستم جداگانه، در حالت ایده‌آل، در یک سیستم از راه دور ذخیره کند.

با این حال، RAID تا زمانی که مراکز داده هارد دیسک داشته باشند مفید واقع می شود و از آنجایی که حافظه‌های SSD فقط 20 تا 25 درصد از رسانه‌های مراکز داده مدرن را تشکیل می‌دهند، HDD‌ ها برای مدتی طولانی به جایی نمی‌رسند. از آن‌ها محافظت کنید.