Raid و انواع آن چیست

در این مقاله می خواهیم در مورد اینکه Raid و انواع آن چیست

و روش های بستن Raid روی هارد دیسک ها صحبت کنیم.

Raid یا Redundant Array of Independent Disk در اصطلاح

به معنی آرایه ای افزون از دیسک های مستقل و مجزا است.

به ترکیب چند هارد دیسک فیزیکی و ایجاد چند واحد لاجیکال و منطقی از آن ها

برای ذخیره سازی و توزیع داده ها گفته می شود که باعث افزایش سرعت کارایی و امنیت می شود.

زمانی که هارد دیسک ها با یکدیگر ترکیب می شوند

در واقعیت وحالت  فیزیکی چند هارد دیسک است

ولی  از نظر لاجیکال و از دید کامپیوتر یک یا چند واحد (بستگی به Raid بندی که میکنیم) شناخته می شوند.

از Raid بیشتر در طراحی دیتاسنتر و سرور ها

و کامپیوتر های سطح بالا با کارایی زیاد استفاده می شود.

در ابتدا Raid برای دیسک های SCSI  مطرح و مورد استفاده قرار گرفت

که بعدها با پیشرفت علم در دیسک های SATA هم مورد استفاده قرار گرفت .

در گذشته میتوانستیم داده ها را تنها بر روی یک هادر دیسک ذخیره کنیم

ولی با استفاده از این تکنولوژی قادر خواهیم بود داده ها را در بخش های مختلف

و به صورت موازی بر روی چندین دیسک ذخیره کنیم .

که باعث افزایش کارایی سیستم و افزایش ظرفیت ذخیره سازی داده ها

و از بین رفتن نگرانی نسبت به از دست رفتن اطلاعات شود .

پیاده سازی این تکنولوژی به دو صورت سخت افزاری و نرم افزاری انجام می شود .

که مطمئنا روش سخت افزاری دارای پایداری و سرعت بالاتری است .

از روش نرم افزاری در مواردی همچون نبود امکانات

و ساپورت نکردن سخت افزاراز این تکنولوژی یا کمبود بودجه

و یا کاهش هزینه در سیستم پشتیبان , استفاده می کنیم .

 رید کنترلر یا Raid Controller

Raid Controller دستگاهی است برای مدیریت هارد دیسک ها.

در واقع لایه انتزاعی ست بین سیستم عامل و هارد دیسک ها

که هارد دیسک ها را به صورت یک  واحد لاجیکال نمایش می دهد .

Raid Controllerها برای افزایش کارای و حفاظت از اطلاعات در زمان خرابی ها استفاده می شود.

Raid Controllerها هم می توانند مبنای سخت افزاری داشته باشند و هم نرم افزاری .

Raid Controllerها مبتنی بر سخت افزار , کنترل هارد دیسک ها را بر عهده دارند

و  می توانند هم به روی مادر بورد سرور ها متصل شوند و هم

بر روی دستگاه های ذخیره کننده اطلاعات مثل SAS , NAS قرار دارند.

در Raid Controllerهای نرم افزاری نیاز از منابع سخت افزار سیستم

یعنی CPU , RAM استفاده می کند. و تقریبا مثل Raid Controllerها سخت افزاری است

ولی با سرعت و کارایی پایین تر .

نوعی دیگر مبتنی بر Firmware و درایور هم وجود دارد که Raid Controller

مبتنی بر Firmware بر روی مادر بورد قرار دارد و از CPU , RAM سیستم استفاده می کند.

دلایل استفاده از RAID

• افزایش سرعت Read , Write و کارایی
• امکان ریکاوری کردن اطلاعات
• امکان افزایش ظرفیت برای ذخیره سازی اطلاعات
• افزایش امنیت
• افزایش Redundancy

انواع RAID

RAID0

RAID0 یا  Striping به معنی نوار است که دارای ساده ترین ساختار پیکربندی RAID است

که ظرفیت هارددیسک ها را باهم جمع می کند و اطلاعات را

به بخش هایی با اندازه مشخص تقسیم کرده و بسته به تعداد هاردهای فیزیکی

بخش ها را  پشت سر هم و همزمان بر روی هارد دیسک ها می نویسد.

به عنوان مثال اگر دو هارددیسک وجود داشته باشد با حجم های 500G و 250G

و با یگدیگر RAID0 بسته شده باشند مجموعا دارای 750G فضای ذخیره سازی خواهیم داشت

که در هنگام ذخیره اطلاعات هم زمان بر اساس تقسیم بندی که بین اطلاعات شده ,

اطلاعات بر روی هر دو هارددیسک نوشته می شود.

برای استفاده وتنظیم این Raid حداقل به دو هارددیسک فیزیکی نیاز است.

معایب و مزایای RAID0

به دلیل اینکه همزمان چند هِد همزمان کار می کند

و اطلاعات را بر روی هارددیسک هامی نویسند یا میخوانند

و همچنین پهنای باند برای انتقال اطلاعات افزایش می یابد

در نتیجه سرعت افزایش و کارایی بیشتر می شود.

پیاده سازی آن آسان و توسط تمام کنترل ها قابل انجام است.

ضریب خطای آن تقریبا صفر بوده

عدم Redundancy

از دست رفتن کل اطلاعات در صورت خراب شدن یک از هارد دیسک ها

 

باتوجه به معایب و مزایای , RAID0 برای ذخیره سازی اطلاعاتی که از حساسیت بالایی برخوردار نیستند

و کارهایی که نیاز به سرعت خواندن و نوشتن بالای اطلاعات دارند , مناسب است.

RAID1

RAID1 یا Mirroring به معنی آینه است دقیقا مثل آینه هر چیزی را دوتا می کند

یعنی اطلاعات را در دو  یا چند هارددیسک می نویسد.

در واقع به طور همزمان یک کپی از اطلاعات بر روی هارددیسک های دیگر می نویسد

به عنوان مثال اگر دو هارددیسک با ظرفیت ها 250G , 250G داشته باشیم

و با یکدیگر RAID1 ببندیم در کل 250G حافظه برای ذخیره سازی خواهیم داشت

ولی اطلاعات ما در 2 جا یا چند جا و بر روی تمام هارددیسک ها ذخیره می شود

و در صورت خراب شدن یکی از هارددیسک ها اطلاعات از دست نمی رود.

برای استفاده وتنظیم این Raid حداقل به دو هارددیسک فیزیکی نیاز است و همچنین تعداد هارددیسک ها باید زوج باشد.

معایب ومزایای RAID1

قابل اعتماد است و احتمال از دست دادن اطلاعات کم است .

داشتن Redundancy

امکان Disaster Recovery . در صورت خرابی هارددیسک , هارددیسک بکاپ جایگزین می شود

در دسترس بودن و Recovery بالا

سرعت Read/Write پایین تر نسبت به RAID0

امکان استفاده از تمام ظرفیت در دسترس وجود ندارد و

از نصف کل فضای ذخیره سازی می توان استفاده کرد.

باتوجه به معایب و مزایای , RAID1 برای ذخیره سازی اطلاعاتی که

تحمل خطا اولویت بالاتری نسبت به سرعت و عملکرد دارد

و مواردی که امنیت و حفظ اطلاعات مهم تر است , مناسب است.

RAID2

RAID2 به صورت Striping عمل کرده که بر روی بعضی از هارددیسک ها

اطلاعات  ECC یا  Error Checking and Correcting  ذخیره می کند.

در واقع برای افزایش امنیت اطلاعات از ECC استفاده می شود

و همچنین از Hamming Code Parity به منظور اصلاح خطا به صورت خطی استفاده می شود.

RAID2 کارایی و انعطاف پذیری و قابلیت اطمینان کمتری نسبت به RAID5 , RAID6 دارد.

و همچنین به دلیل اینکه در از کدهای خطا در هارددیسک هااستفاده می شود , RAID2 منسوخ شده.

RAID3

RAID3 از Byte Level Striping و همچنین یک هارددیسک مخصوص Parity استفاده می کند.

در واقع نیاز به حداقل 3 هارددیسک است. و برای نوشتن اطلاعات برروی هارددیسک ها

باید هارددیسک ها با یکدیگر هماهنگ شوند و بیت افزونگی یا Parity بر روی یک هارددیسک قرار گیرد.

به دلیل اینکه اطلاعات بین چند هارددیسک تقسیم می شود و از  طرفی از یک هارددیسک به خصوص

برای Parity استفاده می کند RAID3  امکان پاسخگویی به چند درخواست به طور همزمان را ندارد.

این RAID برای کارهایی که درخواست های زیادی به سمت هارددیسک ها ارسال می شود

و استفاده از دادهای کوچک و به دفعات زیاد مناسب نبوده و برای مواردی که

انتقال اطلاعات زیاد و متناوب دارند مناسب است و بیشتر برای ادیت ویدئوی غیره فشرده گرافیک مناسب است.

RAID4

RAID4 ترکیبی ,RAID3  RAID5 است و از  Parity Block-Level Striping

برای ذخیره سازی اطلاعات استفاده می کند

ولی به جای Distributed Parity از Dedicated Parity  استفاده می کند.

یعنی یک دیسک به عنوان Parity انتخاب می شود

و برای ذخیره سازی اطلاعات از Block – Level Striping استفاده می کند.

در این روش در هنگام خواند اطلاعات مشکلی پیش نمی آید

زیرا اطلاعات به صورت Striping داخل هارددیسک ها ذخیره شده

ولی در هنگام نوشتن اطلاعات چون یک هاردیسک

برای Parity در نظر گرفته شده سرعت کاهش می یابد.

و همچنین امکان  پاسخ دهی به دو درخواست

برای خواندن اطلاعاتی که روی یک هارددیسک ذخیره شده باشد , وجود ندارد.

RAID5

RAID5 یا Parity Block-Level Striping به این صورت عمل می کند که

اطلاعات را Striping کرده و بر روی هارد اول و دوم ذخیره می کند

سپس با انجام محاسباتی بر روی اطلاعات بیت افزونه یا Parity تولید کرده

و بر روی سوم ذخیره می کند و در هر بار برای ذخیره Parity, آن را روی هارددیسک ها می چرخاند.

برای ایجاد RAID5 حداقل نیاز به 3 هارددیسک است

که برای افزایش کارایی از 5 هارددیسک استفاده می شود .

در صورت از دست رفتن یک هارد , سیستم به راحتی می تواند به کار خود ادامه دهد

و با جایگزین کردن هارددیسک جدید به جای هارددیسک خراب اطلاعات بر روی آن ریکاوری می شود.

سرعت خواندن و نوشتن در RAID5 نسبت به RAID0 پایین تر و نسبت به RAID1 بیشتر است.

معایب و مزایای RAID5

تحمل پذیری و ضریب اطمینان در RAID5 در حد خرابی یک هارددیسک است

و در صورتی که 2 هارددیسک خراب شود اطلاعات از بین می رود.

به دلیل اینکه اطلاعات برای ذخیره شدن بین چند هارددیسک تقسیم می شود

در نتیجه سرعت خواندن و نوشتن در مجموع کارایی هارددیسک ها بیشتر از کارایی یک هاردیسک است.

عموما RAID5 با  RAID0 ترکیب می شود ویا جایگزین RAID0 می کنند.

دارای امنیت بالایی است.

دارای قابلیت اطمینان و افزونگی.

ایجاد فضای ذخیره سازی بیشتر نسبت به RAID1 , RAID10

در RAID5 امکان Hot swapping وجود دارد.

دارای سرعت بیشتر نسبت به RAID1.

امکان افزایش تعداد هارددیسک ها در صورت کمبود فضای ذخیره سازی

 

باتوجه به معایب و مزایای , RAID5 برای ذخیره سازی اطلاعاتی که

عملیات نوشتن زیاد و فشرده بر روی هارددیسک ها دارند

یا در اصطلاح Write Intensive  هستند مناسب نیستند.به دلیل اینکه

زمان تولید بیت افزونگی یا Parity زمان بر است .این RAID برای پایگاه های داده

و همچنین فایل سرورها و اپلیکیشن هایی که محدودیت تعداد هارددیسک دارند مناسب  است.

 RAID6

RAID6 یا Double Parity RAID مانند RAID5 است با این تفاوت که یک Parity  دیگر هم محاسبه کرده

و بر روی آرایه RAID توزیع می شود. مزیت این RAID این اس که

در صورت خراب شدن دو هارددیسک به طور همزمان روند ذخیره سازی

بدون مشکل و وقفه ادامه پیدا می کند و می توان هارددیسک های سالم را جایگزین کرد

و عملیات بازیابی اطلاعات را به راحتی انجام داد.

در واقع تحمل خطای RAID6 از دیگر RAIDها بالاتر بوده.

در RAID6 نیاز به حداقل 4 هارددیسک است. که نصف ظرفیت

برای Parity یا بیت افزونه استفاده می شود.و با افزایش تعداد هاردیسک ها

فضای ذخیره سازی برای اطلاعات افزایش می یابد

یعنی اگر از 8 هراددیسک برای RAID6 استفاده کنیم

یک چهارم از ظرفیت هارددیسک ها برای Parity استفاده می شود.

معایب و مزایای RAID6

Fault Tolerance بالا.

ایجاد فضای ذخیره سازی بیشتر نسبت به RAID10.

به دلیل محاسبه دو Parity به روش های مجزا نسبت به هم در نتیجه سرعت نوشتن کاهش می یابد.

این RAID نسبت به RAID5 کارایی کمتر داشته.

پر هزینه تر است.

برای Rebuild کردن اطلاعات در زمان خرابی هارددیسک ها زمان زیادی طول می کشد.

برای  داشتن RAID6 نیاز به سخت افزار خاص است.

 

به دلیل اینکه RAID6 هیچ Data lossای ندارد معمولا

در مواردی که اطلاعات بسیار مهم وحساس هستند و مواردی که

برای مدت زمان طولانی نیاز هست اطلاعات را نگهداری کنند استفاده می شود

مانند موارد پزشکی و بانکی و مالی و نظامی و آرشیو داده ها و...

انواع RAID ترکیبی

RAID10

RAID10 ترکیبی از RAID1 , RAID0 است .در واقع ابتدا هارددیسک ها را Mirror

و سپس Stripe می کند یعنی ابتدا هارددیسک هارا دو به دو Mirror کرده

و سپس Stripe می کند . این RAID در مقایسه با RAID1 و RAID0

کارایی بالاتر دارد و نیاز به حدقل 4 هارددیسک است.

RAID01

RAID01 مجدد ترکیبی از RAID0,RAID1 است با این تفاوت که ابتدا هارددیسک ها را

با یکدیگر Stripe کرده سپس Mirror  میکنیم. یعنی ابتدا اطلاعات به صورت نوار

بین هارددیسک ها توزیع می شود سپس یک نسخه به صورت کپی

بر روی هارددسیک هایی که Mirror شده و ذخیره می شود.

RAID50

RAID50 ترکیبی از RAID5 , RAID0 است. یعنی هم Parity توزیع شده

و هم ذخیره سازی اطلاعات به صورت Struipe است. این RAID دارای تحمل خطا

یا Fault Tolerance  بالایی است(دارای تحمل خطا 4 می باشد) .

برای داشتن  RAID50 نیاز به حداقل  6 هارددیسک و

همچنین کنترلر های سخت افزاری پیشرفته هستیم.

این RAID برای مواردی که اطلاعات بسیار مهم و حساس هستند

و نیاز به امنیت بالایی دارند مورد استفاده قرار میگیرد.

:: موضوعات مرتبط: تکنولوژی در شبکه , ,
:: برچسب‌ها: Raid و انواع آن چیست , رید چیست , ریدکنترلر چیست , Raid چیست , Raid Controller چیست , Raid 0 , Raid 1 , Raid 5 , Raid 10 , Raid 0+1 ,