تکنولوژی Raid چیست و چه کاربردی دارد؟

داده‌ها و اطلاعات، ارزشمندترین دارایی هر کسب‌وکار، سازمان و ارگان هستند. RAID، نام سازوکاری است که به افزایش امنیت این داده‌ها بهبود عملکرد کلی سیستم کمک می‌کند.

در واقع RAID یک نوع تکنولوژی ذخیره‌سازی است که با ترکیب چندین هارد دیسک، امنیت داده‌ها و عملکرد سیستم ذخیره‌سازی را بهبود می‌بخشد.

به زبان ساده‌تر، به شما اجازه می‌دهد که داده‌ها را به روش‌هایی ذخیره کنید که در صورت خراب شدن یک یا چند هارد دیسک، اطلاعات شما ایمن بمانند یا سرعت دسترسی به داده‌ها افزایش پیدا کند.

این مقاله را با هدف ارائۀ پاسخی مفصل به پرسش Raid چیست می‌نویسیم و تضمین می‌کنیم که قرار است راجع‌به همۀ جوانب آن صحبت کنیم.

قبل از هرکاری، لازم می‌بینیم تعریف کامل‌تری برای این مفهوم بنویسیم.

تکنولوژی RAID چیست؟

عبارت RAID مخفف Redundant Array of Independent Disks است. اگر بخواهیم آن را کلمه‌به‌کلمه ترجمه کنیم، با چیزی مثل آرایه‌ای اضافی از دیسک‌های مستقل یا آرایه‌ای زائد از دیسک‌های مستقل طرف می‌شویم.

همان‌طور که خودتان می‌بینید، ترجمۀ آن خروجی مطلوبی ندارد و مجبوریم با همان عبارت مخفف‌شده پیش برویم!

در اصل، منظور نوعی تکنولوژی ذخیره‌سازی است که با کمک آن، از داده‌های مشابه در نقاط مختلف و روی هارد دیسک‌های گوناگون (HDDs و SSD) نگهداری می‌شود.

هدف از انجام چنین کاری چیست؟ برای چه باید چندین HDD را به نگهداری از داده‌های مشابه مشغول کنیم؟ مگر سخت‌افزار اضافه داریم؟

به‌طور کلی، به دو منظور از تکنولوژی RAID استفاده می‌شود:

1. تأمین حداکثری امنیت داده‌ها: اگر احیاناً یکی از هاردهایی که نگهدار داده‌ها هستند خراب شود، خطری اطلاعات شما را تهدید نمی‌کند؛ چون امکان دسترسی به داده‌ها از طریق هاردهای دیگر همچنان فراهم است.
2. بهبود عملکرد: در برخی مواقع، تکنولوژی RAID طوری تنظیم می‌شود که می‌تواند باعث افزایش سرعت فضاهای ذخیره‌سازی شود. این کار با تقسیم وظایف خواندن (Read) و نوشتن (Write) بین هاردهای مختلف انجام می‌گیرد.

معمولاً، این تکنولوژی توسط ارگان‌ها و سازمان‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرد؛ البته هستند افرادی که دانش فنی کافی دارند و برای اینکه بتوانند ایمنی حداکثری را برای داده‌های خود فراهم و علاوه‌بر آن، عملکرد کلی سیستم را بهینه‌تر کنند، سراغ Raid می‌روند.

باید بدانید که تکنولوژی Raid سطوح و انواع مختلفی دارد که هرکدام کاربردها، مزایا و معایب خاص خودشان را دارند؛ جلوتر به‌طور مفصل انواع سطوح این تکنولوژی را بررسی می‌کنیم.

اما فعلاً، بعد از اینکه فهمیدید تکنولوژی raid چیست، بهتر است که نحوۀ عملکرد آن را زیر ذره‌بین ببریم. کنکاشی با نگاه موشکافانه و البته بیانی ساده و قابل فهم!

سازوکار Raid چگونه است؟

این تکنولوژی با جایگذاری داده‌ها روی فضاهای ذخیره‌سازی گوناگون کار می‌کند و اجازه می‌دهد فرایندهای ورودی و خروجی (I/O) به‌شکلی بالانس‌شده همپوشانی داشته باشند؛ سخت شد، ولی نگران نباشید. ساده‌تر می‌گوییم تا راحت‌تر متوجه شوید.

Raid چندین فضای ذخیره‌سازی را گرد هم می‌آورد و آن‌ها را به یک موجودیت واحد بدل می‌کند! موجودیت واحدی که از سخت‌افزارها یا نرم‌افزارهای ویژه‌ای استفاده می‌کند؛ یعنی هم Raid نرم‌افزاری داریم و هم Raid سخت‌افزاری. در ادامۀ مقاله، مقایسه‌ای بین این انواع raid خواهیم داشت.

این تکنولوژی خاص، یکی از دو تکنیک Disk Mirroring یا Disk Stripping را به کار می‌گیرد. اولی داده‌های یکسان را کپی و به بیشتر از یک فضای ذخیره‌سازی منتقل می‌کند. در حالی که دومی داده‌ها را به بخش‌های مختلف تقسیم می‌کند و آن‌ها را به فضاهای ذخیره‌سازی متعدد می‌فرستد. فضاهای ذخیره‌سازی به یونیت‌هایی تقسیم می‌شوند که از ۵۱۲ بایت تا چندین مگابایت حجم دارند.

ضمناً، در برخی انواع Raid، به‌صورت همزمان از هر دو تکنیک استفاده شود.

در نتیجۀ استفاده از چندین فضای ذخیره‌سازی، میزان Mean Time Between Failures یا MTBF افزایش پیدا می‌کند. MBTF معیاری است که از آن برای اندازه‌گیری قابل اطمینان بودن سیستم‌ها استفاده می‌شود. به بیان ساده، منظور میانگین زمانی است که انتظار می‌رود سیستم بدون مواجهه با مشکلی خاص، بدون ایراد به کارش ادامه دهد.

در نتیجۀ افزایش میزان این معیار، عملکرد بهبود پیدا می‌کند؛ به‌علاوه، فضای ذخیره‌سازی اضافۀ موجود، احتمال آسیب‌پذیری در برابر خرابی یکی از هارد دیسک‌ها را کاهش می‌دهد.

به این ترتیب و با این سازوکار، تکنولوژی Raid هم امنیت داده‌ها را بیشتر می‌کند و هم با افزایش سرعت، باعث بهبود عمکلرد کلی سیستم می‌شود.

اینجا لازم است با مفهوم دیگری هم آشنا شوید؛ یعنی کنترلر RAID. در بخشی بعدی، نگاهمان را روی این مفهوم متمرکز می‌کنیم.

منظور از کنترلر Raid چیست؟

دستگاهی که وظیفۀ مدیریت هارد دیسک‌ها در آرایۀ RAID را بر عهده دارد، با عنوان کنترلر Raid شناخته می‌شود.

بگذارید این‌طور بگوییم که می‌توان از این کنترلر، به‌عنوان سطحی انتزاعی بین سیستم‌عامل دستگاه و دیسک‌های فیزیکی مخصوص نگهداری از داده‌ها استفاده کرد. این سطح انتزاعی (کنترلر Raid)، همان چیزی است که گروهی از هارد دیسک‌ها را به یک موجودیت واحد تبدیل می‌کند!

در تصویر زیر، یک کنترلر ساخت شرکت مشهور Dell را می‌بینید:

بنابراین، با کمک این کنترلر عملکرد بهبود پیدا می‌کند و داده‌ها در برابر خطرات احتمالی، مثل خرابی یکی از هاردها، ایمن می‌مانند.

این کنترلرها‌ هم می‌توانند مبتنی‌بر سخت‌افزار باشند و هم مبتنی‌بر نرم‌افزار. دستۀ اول، کنترلرهای فیزیکی‌ای هستند که تمام آرایه را تحت مدیریت خود دارند؛ ضمن اینکه امکان طراحی آن‌ها به‌گونه‌ای که از درایوهای مختلف با فرمت‌های گوناگون پشتیبانی کنند، وجود دارد. همچنین، کنترلر فیزیکی می‌تواند بخشی از مادربورد سرور باشد!

گروه دوم کنترلر‌های Raid، یعنی آن‌هایی که مبتنی‌بر نرم‌افزار هستند، از منابع سخت‌افزارها استفاده می‌کنند؛ منابعی مثل پردازشگر اصلی و مموری. هر دو نوع کنترلرها کارهای مشابهی را انجام می‌دهند؛ ولی خب نرم‌افزاری‌ها نمی‌توانند به‌اندازۀ سخت‌افزاری‌ها روی عمکلرد اپلیکیشن‌های دیگر نصب‌شده روی سرور و عمکلرد کلی آن، تأثیرگذار باشند.

البته که غیر از این دو نوع، انواع raid دیگری هم وجود دارند که می‌توانید سراغ آن‌ها بروید. اگر کنترلر Raid نرم‌افزاری با فرایند boot-up سیستم سازگار نباشد، یا اگر نمی‌توان بودجۀ لازم برای تهیۀ کنترلر سخت‌افزاری را فراهم کرد، Raid فریمور یا Raid مبتنی‌بر درایو، جایگزین‌هایی هستند که نیاز کاربر را برطرف می‌کنند.

حالا وقت آن است که بفهمید منظور از سطوح مختلف Raid چیست.

سطوح و انواع تکنولوژی Raid در یک نگاه

انواع raid با عنوان سطح یا Level شناخته می‌شوند. بالاتر گفتیم که هر سطح مزایا و کاربردهای خاص خودش را دارد و اینجا می‌خواهیم این سطوح متنوع را با جزئیات بررسی کنیم.

زمانی که این تکنولوژی اختراع شد و نام Raid را برای آن برگزدیدند، ۶ سطح (سطوح ۰ تا ۵) برای آن تعریف شد. کسانی که دستی بر آتش حوزۀ IT دارند، با کمک این سیستم شماره‌بندی می‌توانند انواع raid را به‌سادگی شناسایی کنند.

البته که حالا با سطوح بیشتری طرفیم و در نتیجۀ این موضوع، ۳ دسته‌بندی کلی ایجاد شده است که به‌ترتیب عبارتند از: سطوح استاندارد، سطوح تودرتو و سطوح غیراستاندارد.

بالاتر وعده داده بودیم که در این قسمت تمام سطوح این تکنولوژی را زیر ذره‌بین می‌بریم و از آنجایی که خوش‌قولی یکی از خصوصیات بارز ما است، این شما و این انواع سطوح Raid.
بالاتر وعده داده بودیم که در این قسمت تمام سطوح این تکنولوژی را زیر ذره‌بین می‌بریم و از آنجایی که خوش‌قولی یکی از خصوصیات بارز ما است، این شما و این انواع سطوح Raid.

سطوح استاندارد RAID

همان ۶ سطح اولیه که بعد از عرضۀ این تکنولوژی عرضه شدند، به‌علاوۀ یک سطح دیگر، این دسته‌بندی را تشکیل می‌دهند.

RAID 0

طبیعتاً اول از همه، باید به پرسش raid 0 چیست پاسخ دهیم. این سطح از Raid، با استفاده از تکنیک Disk Stripping، داده‌ها را به بخش‌های مختلف تقسیم می‌کند؛ اما خبری از کپی گرفتن از روی آن‌ها نیست! در نتیجه، از Raid 0 تنها می‌توان بهبود عمکلرد را انتظار داشت و امنیتی در برابر آسیب‌های احتمالی هارد دیسک و از دست رفتن داده‌ها ایجاد نمی‌کند!

به بیان ساده‌تر، امنیت داده‌ها در این سطح صفر است و این نوع RAID برای ذخیره‌سازی داده‌های حیاتی به هیچ عنوان مناسب نیست.

هیچ آدم عاقل و کاربلدی استفاده از RAID 0 در سرور را توصیه نمی‌کند؛ اما در شرایط خاصی که سرعت اهمیت بالایی دارد و از دست رفتن داده‌ها منجر به فاجعه نمی‌شود، می‌توان سراغ این سطح رفت. مثلاً زمانی که قصد Cache کردن اطلاعات را دارید.

RAID 1

این سطح با تکنیک Disk Mirroring که بالاتر راجع‌به آن صحبت کردیم پیش می‌رود. تنظیمات این سطح به‌گونه‌ای است که شامل حداقل دو دیسک برای نگهداری از داده‌های یکسان می‌شود.

تقسیم کردن داده‌ها یا Stripping رخ نمی‌دهد و به همین خاطر، فقط عملکرد و سرعت خواندن (Read) بهبود پیدا می‌کند؛ منتهی عملکرد و سرعت نوشتن (Write)، درست مثل زمانی است که یک هارد دیسک وظیفۀ نگهداری از داده‌ها را به دوش می‌کشد؛ حتی کندتر!

برخلاف سطح قبلی، RAID ۱ روی تأمین امنیت متمرکز است و اگر یکی از هارد دیسک‌ها با مشکل مواجه شود، باقی فضاهای ذخیره‌سازی می‌توانند داده‌ها و اطلاعات را به کاربران برسانند.

RAID 2

به‌طور کلی، سطح دوم Raid در موارد نادری مورد استفاده قرار می‌گیرد. Raid 2 به یک کنترلر‌ سخت‌افزاری اختصاصی نیازمند است و راه‌اندازی آن پیچیدگی‌های زیادی را در بر می‌گیرد؛ به همین دلیل و البته کارآمدی نه‌چندان زیاد برای محافظت از داده‌ها است که کمتر از انواع دیگر Raid رواج دارد.

در این سطح هم مثل RAID 0، داده‌ها بین دیسک‌های مختلف تقسیم می‌شوند و با استفاده از یک تکه کد Hamming Code، خطاهای احتمالی اصلاح می‌گردند. ضمن اینکه برخی از دیسک‌ها اطلاعات ECC (مخفف Error Checking and Correcting) را هم در خود ذخیره می‌کنند.

علاوه‌بر دلایلی که چند خط بالاتر به آن‌ها اشاره کردیم، کارآمدی خیلی بیشتر RAID 3 هم مزید بر علت شده تا استفاده از این نوع RAID به حداقل برسد.

RAID 3

در این سطح از تکنولوژی Raid، تکنیک Stripping به کار گرفته می‌شود و داده‌ها به بخش‌های مختلفی در حد اندازه‌های یک بایت تقسیم می‌شوند؛ ضمن اینکه یکی از درایوها، به‌ نگهدار از Parityها اختصاص داده می‌شود.

نمی‌دانید Parity چیست؟ جای نگرانی نیست! توضیح خواهیم داد.

در نتیجۀ محاسبات خاصی که روی هر بیت از داده‌ها انجام می‌گیرد، یک رقم ساخته می‌شود که اصطلاحاً به آن Check Digit می‌گویند. این Check Digitها یک Parity Bit نام می‌گیرند و در کنار اصل داده‌ها، روی فضاهای ذخیره‌سازی در یک آرایۀ RAID نگهداری می‌شوند.

برگردیم سراغ واکاوی RAID 3. باید بدانید از جمله خصوصیت‌های این سطح، عدم توانایی همپوشانی I/O (ورودی‌ها و خروجی‌ها) است! چراکه فرایندهای ورودی و خروجی به‌طور همزمان تمام درایوها را درگیر می‌کنند.

به‌همین خاطر، RAID 3 فقط برای سیستم‌های تک کاربره ایدئال است و استفاده از آن برای سیستم‌هایی که کاربرهای متعدد دارند، اصلاً توصیه نمی‌شود.

علی‌رغم ناکارآمد بودن در بهبود عمکلرد کلی سیستم، به‌خاطر تقسیم داده‌ها به تکه‌های خیلی کوچک در اندازۀ بایت و البته استفادۀ همزمان از چندین دیسک برای خواندن (Read) و نوشتن (Write) داده‌ها، RAID 3 می‌تواند سرعت این فرایندها را به میزان چشمگیری بهبود ببخشد؛ به همین خاطر، برای کارهایی که با انتقال حجم زیادی از داده سروکار دارند، مثل ویرایش ویدیو، بسیار فایده‌مند است.

RAID 3 با استفاده از ECC information خطاهای احتمالی را شناسایی می‌کند. همچنین، بازیابی اطلاعات یا همان Data Recovery، با محاسبۀ اطلاعات اختصاصی ثبت‌شده روی درایورهای دیگر انجام می‌گیرد.

RAID 4

اینجا هم دیسکی جداگانه و اختصاصی را برای Parityها داریم و رد پای تکنیک Splitting را هم می‌بینیم؛ منتهی با این تفاوت که داده‌ها به بخش‌های کوچک تقسیم نمی‌شوند؛ اتفاقاً برعکس، حاصل تقسیم، بخش‌های عظیمی از داده است و به همین خاطر، کاربران برای رسیدن به اطلاعات مد نظر، فقط کافی است به یکی از درایوها دسترسی داشته باشند.

برای فرایندهای Read، امکان همپوشانی I/O وجود دارد؛ ولی از آنجایی که برای به‌روزرسانی دیسک حاوی Parityها، تمام فرایندهای Write موردنیاز هستند، همپوشانی I/O برای فرایندهای Write ممکن نیست.

در نتیجۀ این موضوع، عمکلرد کلی Read بسیار بهتر است و نمی‌توان این ادعا را برای فرایندهای Write داشت! ضمناً، به‌خاطر Parityهایی که گفتیم روی دیسکی جداگانه نگهداری می‌شوند، RAID 4 در محافظت از داده‌ها هم می‌تواند کارآمد باشد؛ یعنی اگر احیاناً یکی از درایوها با مشکل مواجه شود، Parityها به کمک می‌آیند و به کاربر اجازه می‌دهند اطلاعات از دست رفته را با استفاده از اطلاعات موجود روی باقی دیسک‌ها بازیابی کند.

البته لازم به ذکر است که مشابه RAID 3، در RAID 4 هم محافظت از داده‌ها به‌شکل خیلی مؤثری انجام نمی‌گیرد؛ اگر بیشتر از یک درایو با مشکل مواجه شوند کار تمام است و دیگر امکان بازیابی وجود ندارد.

RAID 5 و ۶

از آنجایی که شباهت‌های زیادی بین سطح پنجم و ششم وجود دارد، تصمیم گرفتیم در یک بخش هر دو را بررسی کنیم.

یکی از رایج‌ترین انواع raid همین RAID 5 است که سازگاری خیلی خوبی از خود نشان می‌دهد و به‌طور هم‌زمان، عمکلرد را بهبود می‌بخشد، به‌شکلی مؤثر از داده‌ها محافظت می‌کند و فضای ذخیره‌سازی را هم افزایش می‌دهد.

برای بهره‌گیری از این سطح، باید حداقل ۳ درایو موجود باشد؛ هرچقدر تعداد درایوها بیشتر باشد، در نهایت عمکلرد هم بهینه‌تر خواهد شد. سازوکار کلی هم پیرو RAID 0 است و بر مبنای تقسیم کردن اطلاعات بین درایوهای مختلف استوار می‌شود.

البته که در مقایسه با RAID 0، سطح پنجم این تکنولوژی با توزیع Parityها بین دیسک‌های مختلف، امکان محافظت از داده‌ها را هم فراهم می‌کند؛ به این ترتیب، حتی اگر یکی از دیسک‌ها از کار بیفتد، فرایندهای Read و Write بدون مشکل ادامه می‌یابند و این ناشی از ساختار به‌خصوص ۵ RAID است.

با به‌کارگیری RAID 5، عملکرد به‌شکل قابل توجهی بهتر می‌شود. البته که RAID 0 در بهینه‌سازی عملکرد و بالا بردن سرعت بسیار قابل‌تر نشان می‌دهد؛ منتهی اینکه هیچ‌ قابلیتی برای محافظت از داده‌ها ارائه نمی‌کند آزاردهنده است!

این را هم بگوییم که عملکرد Read است که بهتر می‌شود و بهبود عملکرد در فرایندهای Write، به نوع کنترلری که مورداستفاده قرار می‌گیرد بستگی دارد.

سطح ششم یا RAID 6 هم که گفتیم شباهت زیادی با سطح قبلی، یعنی RAID 5 دارد. با این تفاوت که برای بهره‌گیری از این سطح، به حداقل ۴ درایو نیاز خواهید اشت. به‌خاطر همین تفاوت، حتی اگر دو درایو از دسترس خارج شوند، دسترسی به اطلاعات از طریق باقی درایوها میسر می‌شود.

به‌طور کلی، RAID 5 و ۶ بیشتر برای هاست‌های دانلود، وب‌سرورهای استاندارد و هر نوع سیستم دیگری که بیشتر تعاملات روی آن‌ها از جنس Read است، مناسب هستند.

سطوح تودرتو RAID

همان‌طور که گفتیم، با گذر زمان، انواع جدیدتری از RAID به وجود آمدند و در کنار سطوح استاندارد این تکنولوژی قرار گرفتند. در این بخش، سطوح تودرتو یا Nested را بررسی خواهیم کرد. همۀ مواردی که در این بخش می‌خوانید، ترکیبی از دو RAID استاندارد هستند.

RAID 10

این سطح در واقع ترکیبی از RAID 0 و RAID 1 است. پس نام اصلی آن می‌شود RAID 1+0؛ منتهی خب به همان RAID 10 شهرت دارد.

در این سطح از RAID که گران‌تر از RAID 1 تمام می‌شود، ولی در عوض، عملکرد بهتری از آن ارائه می‌کند، دو تکنیک Disk Mirroring و Disk Stripping با هم ترکیب می‌شوند. به این ترتیب که ابتدا از داده‌ها کپی گرفته می‌شود و سپس کپی‌ها به بخش‌های مختلف تقسیم و به دیسک‌های گوناگون فرستاده می‌شوند.

RAID 03

این نوع raid ترکیبی از RAID 0 و RAID 3. ضمناً به آن RAID 53 یا RAID 5+3 هم می‌گویند.

این سطح از متد Stripping (تقسیم) RAID 0 استفاده می‌کند و در کنار آن، از دیسک‌های بلوکی RAID 3 که بالاتر آن را به تصویر کشیدیم، بهره می‌گیرد. چنین رویکردی، عملکرد بهتری از سطح سوم استاندارد، یا همان RAID 3 ارائه می‌کند؛ منتهی با هزینه‌ای بیشتر.

RAID 01

از بسیاری جهات، RAID 01 کاملاً مشابه RAID 10 است و همان‌طور که خودتان حدس می‌زنید، این سطح هم از ترکیب RAID 0 و RAID 1 ساخته می‌شود؛ اما تفاوتی وجود دارد که باعث شده با یک سطح جدید طرف باشیم.

فرق در نحوۀ سازماندهی داده‌ها است. به‌جای اینکه اول از داده‌ها کپی گرفته شود و بعد کپی‌ها بین دیسک‌های مختلف تقسیم شوند، ابتدا داده‌ها تقسیم‌ شده و پس از آن، از هر واحد کپی گرفته می‌شود؛ یعنی دقیقاً برعکس RAID10.

RAID 50

حاصل ترکیب سطوح ۰ و ۵، در قالب RAID 50 یا RAID 5+0 نمایان می‌شود.

بالاتر گفتیم که در سطح پنجم، Parityها توزیع می‌شوند. در RAID 50، این ویژگی با تکنیک Disk Stripping سطح ۰ همکاری می‌کند تا نسخه‌ای بهینه‌تر از RAID 5 ایجاد شود.

سطوح غیراستاندارد RAID

تا اینجا فهمیدید انواع استاندارد و تودرتو Raid چیست. علاوه‌بر این دو دسته‌بندی، سطوح غیراستاندارد را داریم که کلاً تافته‌های جدابافته محسوب می‌شوند. این سطوح تکنولوژی RAID، عموماً توسط شرکت‌ها و سازمان‌های مختلف و برای رفع نیازهای به‌خصوصشان ساخته شده‌اند.

از جملۀ معروف‌ترین سطوح غیراستاندارد RAID می‌توان به این موارد اشاره کرد.

RAID 7

این RAID غیراستاندارد، دو سطح استاندارد ۳ و ۴ را شامل می‌شود و علاوه‌بر خصوصیات این دو نوع Raid، از امکان Cache گرفتن هم برخوردار است.

با استفاده از یک سیستم‌عامل اختصاصی که به‌عنوان کنترلر عمل می‌کند، RAID 7 از high-speed bus (منظور سازوکاری است که جابه‌جایی داده با سرعت خیلی زیاد را ممکن می‌کند) در کنار قابلیت‌های دیگر، کش گرفتن از اطلاعات به‌شکلی بهینه را ممکن می‌کند.

RAID قابل‌تطبیق

در این سطح، تصمیم‌گیری راجع‌به چگونگی ذخیره‌سازی Parityها روی دیسک‌ها کاملاً بر عهدۀ کنترلر خواهد بود. انتخاب بین متدهای RAID 3 و RAID 5 است و براساس اینکه کدام نوع می‌تواند بهترین عملکرد را از خود نشان دهد، تصمیم نهایی اتخاذ خواهد شد.

بسته به نوع داده‌هایی که قرار است ذخیره‌ شوند، ممکن است متد RAID 3 بهتر باشد یا سازوکاری که RAID 5 از آن استفاده می‌کند.

Linux MD RAID 10

اگر دنبال سطوح Raid در سیستم‌عامل می‌گردید، Linux MD RAID 10 همان چیزی است که در جست‌وجوی آن هستید.

این سطح که توسط کرنل لینوکس ارائه می‌شود، امکان ساخت RAIDهای تودرتو و غیراستاندارد را فراهم می‌کند؛ به‌علاوه، نرم‌افزار لینوکس RAID، اجازۀ ساخت پیکربندی‌های مختلف از ورژن‌های استاندارد را به کاربر می‌دهد. ورژن‌هایی مثل RAID 0 ،RAID 1 ،RAID 4 ،RAID 5 و البته RAID 6.

تا اینجا با انواع و کاربرد raid در سطوح مختلف آشنا شدید. در بخش بعدی، مقایسه‌ای خواهیم داشت بین انواع نرم‌افزاری و سخت‌افزاری این تکنولوژی کارراه‌انداز.

RAID سخت‌افزاری و RAID نرم‌افزاری چه تفاوت‌هایی دارند؟

بالاتر که جواب سؤال کنترلر Raid چیست را می‌دادیم، گفتیم آن‌ها هم می‌توانند سخت‌افزاری و هم می‌توانند نرم‌افزاری باشند!

تکنولوژی RAID در حالت سخت‌افزاری از پیکربندی‌های گوناگون این تکنولوژی پشتیبانی می‌کند و مخصوصاً بسیار مناسب RAID 5 و RAID 6 است.

پیکربندی سخت‌افزار RAID 1 برای پشتیبانی از فرایندهای بوت و اپلیکیشن‌محور مناسب است. در طرفی دیگر، سخت‌افزار RAID 5 به کار آرایه‌های ذخیره‌سازی بزرگ می‌آید؛ ضمن اینکه هم سخت‌افزار RAID 5 و هم سخت‌افزار RAID 6 برای گرفتن بهترین عمکلرد از سیستم خیلی خوب عمل می‌کنند.

برای استفاده از RAID سخت‌افزاری به یک کنترل اختصاصی که باید روی سرور نصب شود، نیاز خواهید داشت. این کنترلرهای سخت‌‌افزاری توسط سیستم پایه‌ای I/O کارت پیکربندی و تنظیم می‌شوند، یا رام سیستم در این راستا کمک‌حال خواهد بود.

ضمناً، سازنده‌های کنترلرهای RAID سخت‌افزاری، نرم‌افزارهایی اختصاصی هم در اختیار کاربران قرار می‌دهند. نرم‌افزارهایی که مختص سیستم‌عامل‌هایی هستند که توسط این سازنده‌ها پشتیبانی می‌شوند.

روی کفۀ دیگر ترازوی مقایسه، RAID نرم‌افزاری را داریم که این روزها توسط اغلب سیستم‌عامل‌های مدرن ارائه می‌شوند. پیاده‌سازی نسخه‌های نرم‌افزاری می‌تواند از روش‌های گوناگونی انجام شود؛ مثلاً:

• به‌عنوان جزئی از File System؛
• به‌عنوان لایه‌ای که تمام دستگاه‌ها را به‌شکل یک موجودیت مجازی واحد در می‌آورد؛
• به‌عنوان لایه‌ای که بالاتر از همۀ File Systemها قرار می‌گیرد.

در انواع نرم‌افزاری، بخشی از توان پردازشی کامپیوتر مورد استفاده قرار می‌گیرد و این‌گونه، انرژی لازم برای کارکرد RAID نرم‌افزاری تأمین می‌شود.

اگر قرار باشد مثال‌هایی از سیستم‌عامل‌های مطرح دنیا بزنیم، باید بگوییم سیستم‌عامل ویندوز، محصول مایکروسافت، از RAIDهای ۰، ۱ و ۵ به‌طور کامل پشتیبانی می‌کند. در حالی که سیستم‌عامل مک‌ او اس اپل، با دو سطح استاندارد ۰ و ۱ و سطح تودرتو ۱۰ سازگاری دارد.

حالا وقت آن است که ببینیم نقاط ضعف و قوت Raid چیست.

استفاده از RAID چه مزایا و معایبی دارد؟

اجازه دهید در دو بخش جداگانه این مزایا و معایب را بررسی کنیم.

مزایای RAID

• RAID می‌تواند هزینه‌ها را کاهش دهد، چون از دیسک‌های ارزان‌تر استفاده می‌کند؛ (اما خب برای سطوح پیشرفته‌تر مانند RAID 10 یا RAID 50، هزینه‌های اولیه راه‌اندازی ممکن است بیشتر باشد.)
• اگر سراغ پیکربندی خوب و مناسبی رفته باشید، RAID خیالتان را از بابت سرعت و عدم رخداد فاجعه به‌دنبال آسیب‌ دیدن یکی از هاردها راحت می‌کند.
• با بهبود سرعت فرایندهای Read و Write، کلیت سیستم سریع‌تر خواهد شد.

معایب RAID

احتمالاً تا اینجا که تلاش می‌کردیم توضیح دهیم RAID چیست، خودتان فهمیده باشید این تکنولوژی عاری از ایراد نیست! مثلاً، با اینکه سطوح تودرتو کارآمدتر از عموزاده‌های استاندارد خود هستند، هزینۀ پیاده‌سازی آن‌ها هم به‌شکلی قابل توجه بیشتر است.

هزینه‌ای که باید به‌ازای نگهدار از هر گیگابایت داده در RAIDهای تودرتو بپردازید، به‌خاطر استفاده از دیسک‌های بیشتر و با توجه به اینکه تعداد زیادی از آن‌ها برای نگهداری از داده‌های کپی‌شده مورد استفاده قرار می‌گیرند، بالاتر خواهد بود.

نکتۀ جالب و البته ناخوشایند این که وقتی یک از درایوها از دسترس خارج می‌شود، احتمال از دور خارج شدن درایوهای دیگر در همان آرایه بیشتر می‌شود!

چون همۀ هاردهای قرارگرفته در یک آرایه به‌صورت هم‌زمان نصب شده‌اند و این یعنی همۀ آن‌ها به‌اندازۀ یکسانی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. ضمناً، برخی از سطوح مثل RAID 1 و RAID 5 می‌توانند اطلاعات را در صورت از دست رفتن تنها یک هارد ایمن نگه دارند. به‌محض اینکه درایو دوم هم از دسترس خارج شود، باید با داده‌های خود خداحافظی کنید!

وقتی یکی از هاردها خراب می‌شود، تمام آرایۀ RAID به‌همراه داده‌هایی که در هاردهای آن ذخیره‌ شده‌اند، در معرض خطر هستند تا هاردی که خراب‌شده با یک هارد سالم جایگزین و فرایند انتقال اطلاعات به‌صورت کامل انجام شود.

توجه داشته باشید که این جایگزینی و تأمین امینی حداکثری برای RAID، احتمالاً مدت‌زمان زیادی طول خواهد کشید! چون محتویات هاردها در مقایسه با زمانی که در حال راه‌اندازی RAID بودید یکی نیست. هنگام جایگزینی، به‌احتمال زیاد با کلی داده طرف هستید پر هستند و طبیعتاً موقع راه‌اندازی، پای هیچ‌گونه اطلاعاتی در میان نبود.

علاوه‌بر این‌ها، وقتی یکی از هاردها با مشکل مواجه شود، ممکن است باقی آن‌ها هم دارای بخش‌های خراب یا داده‌های غیرقابل خواندن باشند. در این صورت، بازسازی RAID و بازیابی کامل اطلاعات، عملاً یک رؤیای دست‌نیافتنی خواهد بود!

با در نظر گرفتن این معایب، شاید فکر کنید چرا باید این همه هزینه بپردازید و در نهایت مطمئن نباشید که ارزشش را داشته یا نه! اما خب، حقیقت این است که گاهی اوقات، استفاده از RAID تصمیم بسیار عاقلانه‌ای محسوب می‌شود.

چه زمانی باید از تکنولوژی Raid استفاده کنیم؟

خیلی کوتاه و بدون حاشیه بگوییم. در مواقع زیر، استفاده از تکنولوژی RAID بهترین تصمیم ممکن است:

• وقتی قرار باشد حجم زیادی از داده‌ها بازیابی شوند؛
• وقتی آپتایم و در دسترس بودن، شاخص‌های مهمی برای کسب‌وکار به حساب می‌آیند؛
• زمانی که پای فایل‌های با حجم زیاد در میان باشد؛
• هنگامی که یک ارگان می‌خواهد فشار روی سخت‌افزار را کاهش دهد و عملکرد کلی سیستم را بهبود ببخشد؛
• وقتی مشکلاتی در رابطه با I/O دیسک وجود دارد؛
• زمانی که بودجه یک مسئلۀ حائز اهمیت است.

حالا که هم می‌دانید raid چیست و چه کاربردی دارد، هم با سطوح مختلف آن آشنا شدید و تمام آنچه لازم بود دربارۀ آن بدانید را یاد گرفتید، بیایید سؤالی دیگر را پاسخ دهیم و بعد برویم سراغ جمع‌بندی.

آیندۀ تکنولوژی RAID به چه سمت و سویی حرکت می‌کند؟

اولین بار، عبارت RAID در سال ۱۹۸۷ مطرح شد و از آن زمان تا به امروز، این تکنولوژی شاهد پیشرفت‌های متعددی بوده است. خیلی‌ها معتقدند دوران RAID سر رسیده و ما هم اینجا راجع‌به تکنولوژی منسوخ‌شده‌ای صحبت می‌کنیم؛ ولی راستش را بخواهید، نمی‌توان با قطعیت درستی چنین ادعایی را تصدیق کرد.

ظهور جایگزین‌هایی مثل Ensure Coding که با هدف برطرف کردن ایرادات RAID توسعه داده شده‌اند و بسیار بهتر از داده‌ها محافظت می‌کنند (البته هزینۀ بیشتری هم روی دست کاربران می‌گذارند!)، یکی از دلایلی هستند که باعث شده‌اند خیلی‌ها غروب دوران RAID را باور کنند. حقیقتاً نمی‌توان خیلی هم به آن‌ها خرده گرفت. هرچقدر به‌دنبال پیشرفت تکنولوژی، حجم هارد دیسک‌ها بیشتر می‌شود، احتمال بروز خطا در آرایه‌های RAID هم بالاتر می‌رود.

همچنین، گسترش استفاده از هاردهای SSD هم باعث می‌شود نیاز به تکنولوژی RAID کمتر و کمتر بشود. این نوع فضاهای ذخیره‌سازی، فاقد قطعه‌های متحرک هستند و در نتیجۀ این تفاوت بزرگ با نسل قبلی هاردها، احتمال خرابی‌ آن‌ها هم بسیار کمتر است.

نسخه‌های امروزی SSD آنقدر سریع هستند که باعث می‌شوند افزایش عمکلرد نصفه‌ونیمه‌ای که از RAID ناشی می‌شود، حتی به چشم هم نیاید! اما خب در مبحث محافظت از داده‌ها، همچنان به این تکنولوژی پا به سن ‌گذاشته نیاز داریم.

ضمناً، با فراگیری رایانش ابری، استفادۀ همزمان از چندین سرور می‌رود که به یک استاندارد تبدیل شود و به نظر می‌رسد یکی دیگر از نقاط تمایزی که تکنولوژی RAID ایجاد می‌کند هم در معرض خطر است.

با وجود همۀ این حقایق، RAID همچنان تکنولوژی مهم و کاربردی‌ای در زمینۀ ذخیره‌سازی داده‌ها محسوب می‌شود و نام‌های بزرگ حوزۀ تکنولوژی، همچنان به ساخت محصولات مرتبط با آن ادامه می‌دهند. برای نمونه، می‌توان به RAID توزیع‌شدۀ کمپانی بزرگ IBM که با نام DRAID شناخته می‌شود، اشاره کرد.

پس در نهایت، صحبت کردن از مرگ RAID اشتباه است و نمی‌توان تکنولوژی‌ای که همچنان در سطح گسترده مورداستفاده قرار می‌گیرد را تمام‌شده دانست!

ایمنی داده‌ها و بهبود عملکرد با تکنولوژی RAID

سعی کردیم در این مقاله، پاسخی کامل و مفصل به پرسش تکنولوژی Raid چیست بدهیم و همۀ جوانب آن را زیر ذره‌بین ببریم. از طرز کار این تکنولوژی گفتیم، کنترلر آن را تعریف کردیم، انواع سطوحش را کنکاش کردیم و کاربرد Raid در سطوح مختلف را روی داریه ریختیم.

در بخش‌های پایانی هم به جوانبی مثل تفاوت Raid سخت‌افزاری و نرم‌افزاری، زمان‌هایی که استفاده از این سازوکار منطقی می‌نماید، آیندۀ احتمالی آن و البته مزایا و معایبی که دارد پرداختیم.

امیدواریم اکنون جواب تمام سؤال‌های خود را بدانید. اگر همچنان پرسشی باقی مانده است، معطل نکنید و آن را در قسمت کامنت‌ها برایمان بنویسید.

منابع:  TechTarget | Storware