Raid چیست؟

Raid چیست؟

Raid به تکنولوژی گفته می شود که جهت افزایش عملکرد و قابلیت اطمینان ذخیره سازی داده ها طراحی شده است. واژه Raid  می تواند مخفف Redundant Array of Independent Drives و یا مخفف Redundant Array of Inexpensive Disks باشد. به طور معمول یک Raid متشکل از یک یا چند درایو است که به صورت موازی با هم کار می کنند. در نظر بگیرید ممکن است ،منظور از درایو  هارد دیسک و یا SSD (Solid State Drives) باشد.

لازم به ذکر است Raid دارای انواع مختلفی است که هر یک برای یک شرایط خاص بهینه شده است. انواع RAID های مرسوم به شرح ذیل می باشد:

•    RAID0 : striping
•    RAID1 : mirroring
•    RAID 5 : striping ( parity دارای)
•    RAID6 : striping ( double parity دارای)
•    RAID 10 : mirroring و striping ترکیبی از

بخشی که عملکرد RAID را کنترل می کند، می تواند هم به صورت سخت افزاری باشد (RAID Controller) و هم نرم افزاری ( به صورت درایور) . برخی از نسخه های ویندوز، مانند Windows Server 2012 و Mac OS X دارای RAID Controller نرم افزاری می باشند. کنترلرهای سخت افزاری RAID در مقایسه با نرم افزار آن، هزینه بیشتری دارند، اما عملکرد بهتری را از خود نشان می دهند، مخصوصا در RAID 5 و RAID 6 این عملکرد چشمگیرتر است.

سیستم های RAID قابلیت پشتیبانی از interfaceهای مختلف مانند SATA، SCSI، IDE یا FC را دارند.

گاهی اوقات دیسک های موجود در سیستم ذخیره سازی به عنوان (JBOD) Just a Branch Of Disk، تعریف می شوند.. این بدین معنی می باشد که این دیسک ها به عنوان یک RAID مشخص استفاده نمی شوند و مثل دیسک های مستقل عمل می کنند. غالبا این کار برای درایوهایی انجام می شود که حاوی فایل های swap یا spooling data می باشند.

در ذیل به چند مورد از RAID های محبوب اشاره می کنیم:

RAID Level 0 – Striping: داده ها به بخش های کوچک تر تقسیم شده. و داده های در سراسر درایوها پخش شده و نوشته می شوند. با استفاده از چندین دیسک (حداقل 2 دیسک) می توان عملکرد خوبی در I/O دریافت کرد. همچنین می توان این عملکرد را با استفاده از چندین کنترلر افزایش داد. بهترین حالت این است که برای هر دیسک یک کنترلر وجود داشته باشد.

RAID 0

مزایا

رید صفر، عملکرد عالی را در رابطه با read و write کردن داده ها ارائه می دهد. این عملکرد بالا به این دلیل است که هیچ گونه سرباری بابت parityها اعمال نمی گردد.

از تمام ظرفیت های ذخیره سازی بدون هیچ سرباری استفاده می شود.

پیاده سازی آن ساده است.

معایب

Raid صفر تحمل خطا (fault tolerant) ندارد و در صورت بروز مشکل و خرابی در یکی از درایوها، تمام داده ها در داخل آرایه از بین می روند.. بنابراین بهتر است برای داده های حساس و مهم استفاده نشود.

در رسیس بیشتر بخوانید : آشنایی با Cloud Storage 

استفاده مناسب

Raid صفر مناسب برای داده های غیر مهم که نیاز به read و write بالا دارند، می باشد.

RAID level 1 – Mirroring

در این سطح از RAID داده ها دو بار نوشته می شوند. یک بار داده ها بر روی درایو نوشته شده و به طور همزمان یک کپی بر روی درایو دیگر ذخیره می گردد یا اصطلاحا mirror می شوند. در این صورت، چنانچه یکی از درایوها با مشکل روبرو شود، کنترلر داده ها را با استفاده از درایو داده یا درایو mirror بازیابی نمود. در این Raid حداقل دو درایو برای یک آرایه مورد نیاز می باشد.

مزایا

•  رید یک سرعت read و write کردن بالایی دارد.
•  در صورت بروز خرابی، با کپی کردن داده ها می توان آن ها را بازیابی نمود.
•  پیاده سازی آن، آسان است.

معایب

بزرگ ترین ایراد این Raid این است که ظرفیت موثر ذخیره سازی آن نصف می شود، زیرا تمام داده ها می بایست دو بار ذخیره شوند.

پیاده سازی نرم افزاری RAID 1 به گونه ای است که امکان hot swap کردن درایو خراب وجود ندارد. به عبارت دیگر وقتی سیستم روشن است نمی توان آن را تعویض کرد، و حتما می بایست پس از خاموش کردن سیستم اقدام به تعویض آن نمود. بنابراین این RAID برای سرورهایی که به طور همزمان توسط افراد زیادی مورد استفاده قرار می گیرند، مناسب نمی باشد. به طور کلی، سیستم هایی که از کنترلرهای سخت افزاری استفاده می کنند، قادر به پشتیبانی از hot swapping می باشند.

استفاده مناسب

این سطح از Raid برای ذخیره و نگهداری داده های بسیار مهم و حیاتی مناسب است، مانند سیستم های مالی. در ضمن برای سرورهای کوچکی که تنها از دو درایو داده استفاده می کنند نیز گزینه ی مناسبی می باشد.

RAID level 5 – Striping with parity

این RAID رایج ترین نوع ایمن RAID می باشد. حداقل به سه درایو نیاز دارد، اما می تواند تا 16 درایو داشته باشد. داده ها در درایوهای موجود توزیع می شوند و یا اصطلاحا استرایپ می شوند و یک درایو به عنوان parity checksum بقیه داده های درایوها، در نظر گرفته می شود. در صورت بروز مشکل برای داده های یک درایو، کامپیوتر قادر به محاسبه مجدد و بازیابی آن داده ها، با استفاده از parity می باشد. به عبارت دیگر Raid 5 می تواند یک درایو را از دست بدهد بدون اینکه داده ای را از دست بدهد یا دسترسی به آن داده غیر ممکن شود. با این که RAID5 به صورت نرم افزاری موجود است، اما نوع کنترلر سخت افزاری آن توصیه می شود. غالبا به منظور بهینه سازی در عملکرد write، از حافظه cache اضافی بر روی این کنترلرها استفاده می شود.

مزایا

• سرعت خواندن داده ها بسیار بالاست، در حالی که سرعت نوشتن داده نسبتا کندتر است.
• در صورت خرابی یکی از درایوها، دسترسی به کل داده ها امکان پذیر است، بعد از جایگزین کردن درایو خراب، کنترلر استوریج مجددا داده ها را بر روی داده جدید بازیابی می کند.

معایب

• خرابی درایو بر روی throughput تاثیر می گذارد، اما تا حدی است که قابل قبول می باشد.

تکنولوژی RAID5 پیچیده است. در صورتی که یکی از دیسک های 4 ترابایتی خراب شود، فرایند بازیابی داده ها بر روی دیسک جایگزین شده، یک روز یا بیشتر زمان می برد، که بسته به میزان لود شدن بر روی هر array و سرعت کنترلر متغیر است. و اگر یکی از دیسک های دیگر در آن زمان مشکل پیدا کند، کل داده ها از بین می روند.

استفاده مناسب

Raid 5 سیستمی است که ذخیره سازی موثر را با امنیتی در سطح بالا و عملکرد مناسب ترکیب می نماید. بنابراین برای file serverها و application server هایی که تعداد محدودی درایو داده دارند، مناسب است.

RAID level 6 – Striping with double parity

Raid 6 مشابه RAID 5 است، اما داده های parity در دو درایو ذخیره می شوند. بنابراین حداقل به 4 درایو نیاز است و تحمل خطای دو درایو را دارد.. بدیهی است که احتمال خرابی دو درایو به صورت همزمان بسیار کم است. تفاوت RAID 5 و 6 در این است که چنانچه درایوی در سیستم RAID5 از بین برود و یک درایو جدید جایگزین آن شود، ساعت ها و یا شاید بیش از یک روز زمان برای بازیابی داده ها بر روی درایو تعویض شده، لازم باشد و چنانچه درایو دیگری در این زمان از بین برود، تمام داده ها از بین خواهند رفت. این در حالی است که در RAID6 حتی بعد از خرابی همزمان دیسک دوم نیز داده ها از بین نمی روند.

مزایا

این رید نیز مانند Raid 5 سرعت خواندن بسیار بالایی دارد.

با توجه به این که در صورت بروز مشکل و خرابی 2 درایو، دسترسی به داده ها امکان پذیر می باشد، RAID6 از قابلیت اطمینان بسیار بالایی نسبت به RAID 5 برخوردار است.

معایب

سرعت write کردن داده ها در RAID 6 با توجه به محاسبه 2 بار داده های parity در مقایسه با RAID5حدود 20% پایین تر است.

خرابی درایو بر روی throughput تاثیر می گذارد.

تکنولوژی این RAID پیچیده است و بازسازی داده ها به زمان زیادی نیاز دارد.

در رسیس بیشتر بخوانید : آشنایی با ذخیره سازی اطلاعات و داده ها در شبکه 

استفاده مناسب

RAID 6 یک سیستم همه جانبه است که استوریج موثر را با امنیتی فوق العاده و عملکرد عالی ترکیب می کند. برای file serverها و application server هایی که از درایوهای زیادی برای ذخیره سازی داده ها استفاده می کنند، مناسب است و به RAID 5 ترجیح داده می شود.

RAID 10 (ترکیبی از RAID های صفر و یک)

RAID 10 ترکیبی از RAID های صفر و یک در یک سیستم واحد می باشد. این RAID با توجه به mirror کردن تمام داده ها بر روی درایو ثانویه، قابلیت اطمینان بالایی دارد و همچنین با استفاده از striping در هر مجموعه از درایوها، سرعت انتقال داده ها را بالا می برد.

مزایا

اگر مشکلی برای یکی از دیسک های RAID 10 رخ دهد، بازسازی آن بسیاری سریع انجام می شود، زیرا تنها کاری که باید انجام شود این است که داده های mirror شده در درایو جدید کپی شود. زمان مورد نیاز برای کپی کردن یک درایو 1 ترابایتی حدود 30 دقیقه خواهد بود.

معایب

نیمی از فضای ذخیره سازی برای mirroring استفاده می شود، بنابراین در مقایسه با RAID های 5 و 6 گران تر است.

RAID های 2، 3،4 و 7

البته که این RAID ها نیز وجود دارند، اما خیلی رایج نیستند RAID 3 اساسا مانند RAID 5 است اما داده های Parity بر روی همان درایو قرار می گیرند.

RAID جایگزین Back-up نیست!

انواع مختلف RAID به استثنا RAID 0 از داده ها در برابر خرابی یک درایو محافظت می کنند. در برابر خرابی 2 درایو به طور همزمان نیز می تواند محافظت کند. بدیهی است که به منظور برقراری امنیت کامل، به بکاپ گیری داده های ذخیره شده بر روی سیستم های RAID نیاز است.

• در صورت خرابی درایوها و یا به سرقت رفتن آن ها، وجود بکاپ خیلی مهم است.
• از آن جا که بکاپ را می توان در محل دیگری نگهداری کرد، از بلایای طبیعی مانند آتش سوزی در محل کار نیز در امان می مانند.
• مهمترین دلیل پشتیبان گیری از داده ، خطای کاربر است. اگر کسی به طور تصادفی برخی از داده های مهم را حذف کند و این مورد برای چندین ساعت ، روز یا هفته مورد توجه قرار نگیرد ، یک پشتیبان گیری خوب به شما این اطمینان را می دهد که آن فایل ها را بازیابی کنید.