Home / آموزش / آموزش شبکه / storage / RAID چیست و چرا باید از آن استفاده کرد؟!!

RAID چیست و چرا باید از آن استفاده کرد؟!!

معرفی RAID

برای هر سازمانی، چه یک سازمان کوچک باشد و یا یک مرکز اطلاعاتی بزرگ، از دست دادن داده به معنی از دست دادن کار و تجارت است. دو روش مرسوم برای محافظت از داده ها وجود دارد: backup یا پشتیبانی گرفتن (این روش از داده های شما در مقابل خرابی کلی سیستم، ویروس ها، انحرافات وغیره محافظت می کند)، و RAID(این روش از داده های شما در مقابل خرابی درایو یا دیسک محافظت می کند). هر دو این روش برای تضمین ایمنی و امنیت داده های شما ضروری می باشد.

در این مقاله به تشریح و توصیف انواع متفاوت پیکربندی های موجود RIAD، کاربردهای آنها، و چگونگی پیاده سازی و راه اندازی آنها در سرورهای داده می پردازیم.

توجه: RAID یک جایگزین برای پشتیبانی و backup گیری منظم و برنامه ریزی شده نیست. تمام سازمان ها و کاربران، باید همیشه یک راهکار پشتیبانی محکم و مطمئن برای داده های خود داشته باشند. (در واقع RAID برای کاهش ازکارافتادگی و خرابی سیستم ها و سرورهاست، و هیچگاه شما را از پشتیبانی فایل ها بی نیاز نمی کند.)

RAID چیست؟

(RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks یک ساختار ذخیره سازی داده است که به مدیران، طراحان، سازندگان و کاربران اجازه می دهد تا دو یا تعداد بیشتری از دستگاه های ذخیره سازی فیزیکی (HDDs، SSDs، یا هر دو) را به صورت یک واحد منطقی (یک آرایه) ترکیب کنند؛ به گونه ای که از جانب سیستم های الحاقی این ساختار به صورت یک درایو یا دیسک منفرد دیده شود.  یعنی مثلا وقتی ۵ دیسک دارید در نهایت سیستم عامل نصب شده آنها را به عنوان یک دیسک شناسایی میکند!

سه RAID اصلی  وجود دارد:

  1. (Striping (RAID 0، برخی از داده ها را در یک درایو یا دیسک و برخی دیگر را در یک درایو دیگر، می نویسد، این نوع RAID زمان خواندن و نوشتن را کاهش داده و عملکرد I/O یا دستگاه های ورودی/خروجی را بهبود می دهد.
  2. (Mirroring (RAID 1، داده را در دو درایو تکرار می کند، و مانع از فقدان داده در خرابی دیسک یا درایو می شود.
  3. (Parity (RAID 5 &6، با آزمایش داده در دو درایو، سازگاری خطا یا fault tolerance را تامین کرده و نتیجه را در سومی ذخیره می کند. زمانی که درایو خراب شده جایگزین می شود، داده از دست رفته، از درایوهای باقی مانده مجددا ساخته می شود.

این امکان وجود دارد که این سه سطوح RAID را به سطوح ترکیبی پیکر بندی کرد که مثلا RAID 10, 50 , 60 نامیده می شود.

کنترلر RAID، اجرای ترکیب درایوها را به سه پیکربندی متفاوت برعهده دارد تا عملکرد، ظرفیت و افزونگی یا redundancy (ایمنی) و هزینه را با توجه به نیاز کاربرانبه بهترین راه ممکن مدیریت کند.

RAID سخت افزاری در مقابل RAID نرم افزاری

 RAID می تواند مبتنی بر سخت افزار و یا نرم افزار باشد. RAID سخت افزاری، بر روی کارت کنترلر PCIe، و یا مادربورد یکپارچه (RAID-on-Chip (ROC جای می گیرد. کنترلر، تمام توابع RAID را بر روی پردازنده و حافظه سخت افزاری خود اجرا می کند. یعنی CPU اصلی سرور خود را درگیر عملیات ذخیره سازی و یا RAID نمیکند، لذا می تواند بر اجرای نیازمندی های نرم افزاری سیستم عامل سرور و برنامه های کاربردی تمرکز کند.

مزایای RAID سخت افزاری:

عملکرد بهتر نسبت به RAID نرم افزاری.

امکان تعویض ساده کارت های کنترلر به منظور جایگزینی یا ارتقا.

معایب RAID سخت افزاری:

گران تر بودن نسبت به RAID نرم افزاری.

 

RAID نرم افزاری کاملا بر روی CPU یا پردازنده سیستم کامپیوتر host یا میزبان اجرا می شود.

مزایای RAID نرم افزاری:

قیمت پایین تر، بدلیل فقدان سخت افزار اختصاصی RAID یا همان کنترلر (RAID Controller).

معایب RAID نرم افزاری:

عملکرد پایین تر RAID، چرا که CPU نیز به سیستم عامل و برنامه های کاربردی قدرت می دهد. همچنین قابلیت اطمینان که باید بسیار مورد توجه قرار گیرد نیز نسبت RAID سخت افزاری به مراتب پایین تر است.

 

RAID چگونه کار می کند؟

در RAID نرم افزاری، پیاده سازی RAID، یک برنامه کاربردی است که بر روی host اجرا می شود. این نوع RAID از طریق یک رابط داخلی ورودی/خروجی یا یک آداپتور bus یا گذرگاه (host (HBA پردازنده، از درایو یا دیسک های متصل شده به سیستم کامپیوتر استفاده می کند.RAID ، به محض اینکه سیستم عامل نرم افزار RAID را لود کند، فعال می شود. (این امکان در ویندوز بدون نیاز به برنامه دیگری وجود دارد)

در RAID سخت افزاری، کنترلر RAID دارای یک پردازنده، حافظه و چندین رابط درایو است که به درایوها اجازه می دهد تا مستقیما به کنترلر متصل شده، یا در Backplane ها یا روترهای hot-swap قرار گیرند.

در هر دو مورد، سیستم RAID، درایوهای منفرد را به یک درایو یا دیسک منطقی ترکیب می کند. سیستم عامل نیز با این درایو ترکیب شده، به مانند هر یک از دیگر درایوهای کامپیوتر رفتار می کند- در واقع سیستم عامل بین یک درایو منفرد متصل شده به مادربورد یا یک آرایه RAIDی که توسط کنترلر RAID ارائه شده است، تفاوتی قائل نیست.

به دلیل منافع عملکرد و انعطاف پذیری داده شده، RAID سخت افزاری برای سیستم سرورهای جدید معمولی، مناسب تر است.

HDDs و SSDs های سازگار با RAID

سازندگان و تولیدکنندگان حافظه های ذخیره سازی، مدل های زیادی از درایوها را پیشنهاد می دهند. برخی از آنها به عنوان درایوهای “desktop” یا “consumer” طراحی شده اند، و برخی دیگر به عنوان درایوها “RAID” و “enterprise”. در این بین تفاوت بزرگی وجود دارد: درایو consumer یا مصرف کننده، برای تقاضای اتصال گروهی درایوها طراحی نشده و برای RAID مناسب نیست. از طرف دیگر، درایوهای RAID یا enterprise، برای ارتباط با کنترلر RAID طراحی شده است و برای شکل دادن یک آرایه RAID پایدار به منظور اجرا بر روی سرور شما، با دیگر درایوها هماهنگ و موافق عمل می کند.

از دیدگاه RAID، HDDs و SSDs ها تنها در عملکرد و توانایی های ظرفیتی شان با هم تفاوت دارند. برای کنترلر RAID، آنها همگی درایو هستند، اما باید به این نکته توجه کرد که، مشخصات عملکرد کنترلر RAID، برای تضمین توانایی آن برای انطباق کامل قابلیت های عملکردی SSD مهم است. بیشتر کنترلرهای جدید RAID به اندازه کافی سریع هستند که به SSDها اجازه دهند تا در پتانسیل کامل خود اجرا شوند، اما یک کنترلر کند  RAIDمی تواند سبب bottleneck یا گلوگاه داده شده و بر عملکرد سیستم تاثیر منفی بگذارد.

RAID ترکیبی

RAID ترکیبی یا Hybrid RAID، یک راه حل ذخیره سازیredundant  است که ظرفیت بالا، قیمت پایین SATA یا عملکرد بالاتر SAS HDDs را با زمان تاخیر کم، IOPs بالای SSDs و یک کارات آداپتور SSD-aware RAIDترکیب می کند.

ذخیره سازی سریع شبکه

در Hybrid RAID، عملیات خواندن از جانب SSD سریعتر انجام می گیرد، و عملیات نوشتن برای اهداف افزونگی یا Redundancy بر روی هر دو SSD یا HDD روی می دهد.

آرایه های Hybrid RAID، دستاوردهای عملکردی فوق العاده ای را بر روی آرایه های استاندارد HDD، نسبت به آرایه های صرفا SSD RAID، با یک هزینه خیلی کمتر پیشنهاد می دهند. در مقایسه با آرایه های صرفا HDD RAID، آرایه های ترکیبی یا Hybrid، IOPها را سرعت بخشیده و زمان تاخیر را کاهش می دهند، به علاوه به هر سیستم سرور اجازه میدهند تا host یا میزبان کاربران بیشتری بوده و تراکنشات بیشتری را در هر ثانیه در هر سرور اجرا کند، که این سبب کاهش تعداد سرورهای مورد نیاز برای پشتیبانی از هر بار کاری یا workload داده شده میشود.

یک نگاه ساده و اجمالی به عملکرد و قابلیت های Hybrid RAID، به آسانی موارد استفاده و کاربرد مرسوم آن را نشان نمی دهد، مواردی که در عرصه تجارت و کسب و کارهای کوچک تا متوسط، شامل ایجاد mirrorهای ساده از طریق برنامه های کاربردی فشرده و با عملکرد بالا، در ایستگاه های کاری است. Hybrid RAID به طور گسترده در مراکز داده یا data center نیز استفاده می شود تا مادامی که بوت سریعی را برای سرورهای آنها تامین می کند، ظرفیت بیشتری را نیز در سرورهای ذخیره سازی فراهم کند. نکات بیشتر در مورد Hybrid RAID.

چه کسی باید از RAID استفاده کند؟

هر سرور یا هر ایستگاه کاری نهایی یا high-end workstation، و هر سیستم کامپیوتری که نیازمند uptime (به زمانی می گویند که یک ماشین، به خصوص کامپیوتر در حال اجراست) دائمی است، یک نامزد مناسب برای RAID است.

از برخی نقطه نظرات، در زندگی یا طول عمر یک سرور، حداقل یک درایو با خرابی یا عدم موفقیت روبرو خواهد شد. بدون برخی از اشکال محافظتی RAID، یک درایو یا دیسک داده دچار مشکل شده، باید از backupها بازیابی شود؛ و این کار احتمالا با کسری از داده و صرف مقدار قابل توجهی از زمان همراه خواهد بود. با یک کنترلر RAID در سیستم، یک درایو یا دیسک ناموفق، می تواند به سهولت جایگزین شده و کنترلر RAID به صورت اتوماتیک داده از دست رفته را از باقی درایوها در درایو جدید وارد شده، از نو می سازد. این بدان معنی است که، سیستم می تواند یک درایو ناموفق را بدون پیچیدگی و وظیفه طولانی و زمان بر بازیابی داده از backup ها، زنده کند.

انتخاب سطح درست و مناسب RAID

چندین پیکربندی متفاوت از RAID وجود دارد که “levels” یا سطوح نامیده می شود، مانند RAID 0، RAID 1، RAID 10 و RAID 5. اگرچه تفاوت کمی در نام آنها دیده می شود، اما تفاوت های بزرگی در مشخصات آنها و زمان و مکانی که باید استفاده شوند، وجود دارد.

عواملی که باید در زمان انتخاب سطح مناسب و درست RAID در نظر داشت به صورت زیر است:

  • ظرفیت
  • عملکرد
  • Redundancy یا افزونگی (قابلیت اطمینان/ایمنی)
  • قیمت

تمام روش های انتخاب RAID از یک الگوی واحد پیروی نمی کنند، چرا که تمرکز بر روی یک عامل، معمولا سبب هزینه دار شدن عوامل دیگر می شود. برخی از سطوح RAID، درایوهایی را تعیین می کنند که برای Redundancy استفاده شده باشد، به این معنی که آنها نمی توانند برای ظرفیت استفاده شوند. برخی دیگر از سطوح RAID، بر عملکرد تمرکز کرده اند اما redundancy را شامل نمی شوند. یک آرایه بزرگ، سریع و redundant گران خواهد بود. در مقابل، یک آرایه با سرعت متوسط redundant خیلی هزینه نخواهد داشت، اما به سرعت آرایه گران قبلی نیز نخواهد بود. توجه داشته باشید که Redundancy به قابلیتی گفته میشود که در زمان خرابی یکی از دیسک ها شما همچنان قابلیت دسترسی به اطلاعات را داشته باشید و نیز با جایگزین کردن آن دیسک به صورت اتوماتیک اطلاعات مورد نظر را به روی آن برگردانید. مفهوم Redundancy  یک مفهوم کلی و جامع است و تعریفی که برای آن در اینجا ذکر کردم مفهوم و کاربرد آن در RAID میباشد. در مقالات بعدی به تعریف انواع RAID های مختلف و نگاه دقیق تر به آنها خواهم پرداخت.

 

 

درباره محمد کلینی

از سال 1382 به صورت تخصصی وارد دنیای شبکه شدم، از MCP مایکروسافت شروع کردم تا Microsoft MCSE 2003 و بعد ها 2008 و همینطور MCTS در 3 گرایش،تا اینکه وارد شرکت نفت شدم و وارد مبحث مجازی سازی با استفاده از پلتفرم VMWare شدم، و بعدها به صورت تخصصی سیسکو و تکنولوژی های مرتبط با آن را کار کردم تا به امروز! عاشق طبیعت و طبیعت گردی و مسافرت هستم و از هر فرصتی برای رفتن به دل طبیعت استفاده میکنم! و رویای جهانگردی رو همیشه تو سر داشتم و الانم بیشتر از همیشه دوست دارم تا دنیا رو ببینم!!

Check Also

آموزش استفاده از poe

سیسکو inline power, POE یا POE پلاس

سیسکو Inline power، POE یا POE پلاس. کدام یک برای شما مناسب هستند؟ دو تکنولوژی ...

نظر بدید!

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

عضویت در خبرنامه
برای دریافت آموزش های کاربردی در زمینه شبکه و کامپیوتر، اطلاعات زیر را تکمیل کنید! ما هیچ وقت به ایمیل شما اسپم نمیفرستیم و آن را در اختیار دیگران قرار نخواهیم داد.
میخواهید کوپن های تخفیف برایتان ارسال شود؟
فقط کافیست نام و ایمیل خود را وارد کنید! تخفیف های شگفت انگیز برایتان ارسال میشود!!
ما هیچ وقت برای شما اسپم نمیفرستیم!!!
میخواهید کوپن های تخفیف برایتان ارسال شود؟
فقط کافیست نام و ایمیل خود را وارد کنید! تخفیف های شگفت انگیز برایتان ارسال میشود!!
ما هیچ وقت برای شما اسپم نمیفرستیم!!!
عضویت در خبرنامه
برای دریافت آموزش های کاربردی در زمینه شبکه و کامپیوتر، اطلاعات زیر را تکمیل کنید! ما هیچ وقت به ایمیل شما اسپم نمیفرستیم و آن را در اختیار دیگران قرار نخواهیم داد.