Raid چیست؛ ۱۴ نوع raid و تفاوت آن‌ها

RAID یا آرایه اضافی دیسک‌های مستقل نوعی ذخیره‌سازی است که داده‌ها را در چندین درایو در یک سیستم می‌نویسد. پیکربندی‌های مختلف رید به صورت اعداد بیان می‌شوند، مانند RAID 0، RAID 1 یا RAID 5. هر نوع RAID بسته به نحوه نوشتن و توزیع داده‌های شما، مزایای متفاوتی را به کاربران می‌دهد از جمله افزایش عملکرد، تحمل خطای بیشتر، یا ترکیبی از هر دو. اما رید چیست؟ در این مقاله به شما خواهیم گفت “Raid چیست” و در ادامه با مزیت‌های آن آشنا خواهیم شد.

رید (Raid) چیست؟

فناوری RAID (Redundant Array of Independent Disks) می‌تواند قابلیت اطمینان و یا کارایی ذخیره سازی داده را افزایش دهد. این عبارت را می‌توان به ‌عنوان آرایه اضافی از درایوهای مستقل یا، کمتر رایج و به‌طور رسمی‌تر، آرایه اضافی از دیسک‌های ارزان ترجمه کرد. دو یا چند دیسک موازی یک سیستم RAID را تشکیل می‌دهند. با وجود این واقعیت که فناوری SSD در حال افزایش محبوبیت است، ممکن است همچنان هارد دیسک‌ها باقی بمانند (درایوهای حالت جامد).

سطوح RAID مختلفی وجود دارد و هر کدام در شرایط خاصی مناسب‌تر هستند. یک گروه تجاری یا یک آژانس آنها را استاندارد نمی‌کند. این امر روشن می‌کند که چرا شرکت‌ها می‌توانند پیاده سازی‌ها و ارقام منحصر به فرد خود را تولید کنند. این مقاله مهمترین سطوح RAID زیر را پوشش می‌دهد:

• RAID 0 – خط کشی (striping)
• RAID 1 – Mirroring
• RAID 5 – خط کشی با برابری  (striping with parity)
• RAID 6 –  خط کشی با برابری مضاعف (striping with double parity)
• RAID 10 – ترکیبی از Mirroring و striping

نرم افزار مورد نیاز برای کنترل دیسک‌ها و فعال کردن قابلیت های RAID بر روی یک درایور یا یک برد کنترلر جداگانه (یک کنترل کننده RAID سخت افزاری) قرار دارد. برخی از نسخه های ویندوز روی سرور مجازی ویندوز و یا سرور اختصاصی مانند Windows Server 2012 و Mac OS X، از نرم افزار RAID پشتیبانی می‌کنند. کنترلرهای سخت افزاری RAID عملکرد بهتری نسبت به کنترلرهای RAID نرم افزاری خالص دارند و در عین حال گران تر هستند، به خصوص با رید 5 و 6.

SATA، SCSI، IDE، و FC تنها تعدادی از رابط‌هایی هستند که سیستم‌های RAID می‌توانند با آن‌ها استفاده شوند (کانال فیبر).

Just a Bunch of Drives یا JBOD اصطلاحی برای درایوهایی است که به ندرت در یک سیستم ذخیره سازی استفاده می‌شود. این اصطلاح نشان می‌دهد که دیسک‌ها به عنوان دیسک های مستقل از هر سطح RAID خاص عمل می‌کنند. این اصطلاح معمولاً برای دیسک‌هایی انجام می‌شود که فایل‌های swap یا spooling داده‌ها را در خود جای می‌دهند.

تاریخچه Raid

اصطلاح RAID درل سال 1987 توسط دیوید پترسون، رندی کاتز و گارث ای گیبسون ابداع شد. در گزارش فنی خود در سال 1988، «موردی برای آرایه‌های اضافی از دیسک‌های ارزان قیمت (RAID)، این سه نفر استدلال کردند که مجموعه‌ای از درایوهای ارزان قیمت می‌تواند عملکرد درایوهای دیسک برتر آن زمان را شکست دهد. با استفاده از افزونگی، یک آرایه RAID می‌تواند از هر درایو دیسکی قابل اعتمادتر باشد.

در حالی که این گزارش اولین گزارشی بود که نامی‌برای این مفهوم گذاشت، استفاده از دیسک های اضافی قبلاً توسط دیگران مورد بحث قرار گرفته بود. گاس آلمان و تد گرونائو از Geac Computer Corp.  ابتدا این ایده را MF-100 معرفی کردند.

نورمن کن اوچی از IBM در سال 1977 یک حق اختراع برای این فناوری به ثبت رساند که بعداً RAID 4 نام گرفت. در سال 1983، Digital Equipment Corp.  درایوهایی را که تبدیل به RAID 1 می‌شدند، ارسال کرد و در سال 1986، یک حق اختراع IBM دیگر برای آنچه که RAID نامیده می‌شد ثبت شد.

پترسون، کاتز و گیبسون همچنان به کارهایی که توسط شرکت هایی مانند Tandem Computers، Thinking Machines و Maxstor برای تعریف طبقه بندی RAID خود انجام می‌شد، نگاه کردند.

در حالی که سطوح RAID ذکر شده در گزارش سال 1988 اساساً نام‌هایی را برای فناوری‌هایی که قبلاً در حال استفاده بودند قرار می‌دادند، ایجاد اصطلاحات مشترک برای این مفهوم به تحریک بازار ذخیره‌سازی داده‌ها برای توسعه محصولات آرایه RAID بیشتر کمک کرد.

به گفته کاتز، اصطلاح ارزان در مخفف به زودی با فروشندگان مستقل صنعت به دلیل پیامدهای هزینه های پایین جایگزین شد.

دیسک چرخان، هارد دیسک های مکانیکی یا هارد دیسک‌ها (HDD) معمولاً در شرایطی انتخاب می‌شوند که نیازهایی مانند سرعت و عملکرد در درجه دوم هزینه قرار می‌گیرند. با توجه به محدودیت‌های فیزیکی و ماهیت مکانیکی بسیاری از قطعات متحرک با سرعت بالا که در آنها وجود دارد، هارد دیسک‌ها نیز در مقایسه با SSD از میزان خرابی نسبتا بالایی برخوردار هستند.

RAID بسته به نوع RAID ی که استفاده می‌کنید، به منظور کمک به کاهش هر دوی این مشکلات است. به طور معمول، یک هارد دیسک مکانیکی در هر سال از کارکرد خود 2.5٪ احتمال خرابی دارد. این توسط گزارش های متعدد ثابت شده است و هیچ سازنده یا مدل خاصی تفاوت چشمگیری با نرخ 2.5٪ ندارد. به طور خلاصه، اگر داده‌های خود را ارزشمند می‌دانید، باید روش‌هایی را پیاده‌سازی کنید تا از خرابی درایو محافظت کنید.

SSD‌ها معمولاً در شرایطی انتخاب می‌شوند که سرعت و عملکرد در اولویت ملاحظات هزینه است. از آنجایی که قطعات متحرک ندارند، توانایی آنها برای نوشتن و خواندن داده‌ها روی آنها به طور قابل توجهی سریعتر از HDD است (حداقل 8-10 برابر سریعتر). و میزان خرابی آنها در طول هر سال کار تقریباً 5/. است و به طور قابل توجهی خطر را در مقایسه با یک هارد دیسک در حال چرخش کاهش می‌دهد.

به دلیل تفاوت چشمگیر بین فناوری های HDD و SSD، ذکر این نکته مهم است که برخی از پیاده سازی های RAID که برای HDD‌ها عالی هستند، برای SSD‌ها نیستند و بالعکس.

رید چگونه کار می‌کند؟

ما قبلاً چند پیکربندی اصلی RAID را مورد بحث قرار داده‌ایم، اما قبل از اینکه بیشتر از این پیش برویم، ارزش این را دارد که بدانیم چگونه RAID در زمینه سخت‌افزار و نرم‌افزار کار می‌کند. یکی از ساده ترین راه‌ها برای تجسم RAID این است که به آن به عنوان یک برنامه معمولی که روی سیستم عامل رایانه شما اجرا می‌شود، نگاه کنیم. این امر به عنوان RAID نرم افزاری شناخته می‌شود (در مقابل RAID سخت افزاری که بر سخت افزار اختصاصی متکی است).

بسیاری از سیستم عامل های مدرن، از جمله ویندوز 11 و macOS، به طور بومی‌از نرم افزار RAID از طریق درایورهای یکپارچه پشتیبانی می‌کنند. این درایورها در زمان بوت بارگذاری می‌شوند و از تعداد انگشت شماری از تنظیمات RAID پشتیبانی می‌کنند.

مزیت RAID نرم افزاری این است که برای استفاده از آن نیازی به پرداخت هزینه اضافی ندارید. از آنجایی که ویژگی و درایورهای لازم قبلاً در سطح سیستم عامل ادغام شده اند، استفاده از آن ساده است. به عنوان مثال، در ویندوز سرور 11، Storage Spaces به شما این امکان را می‌دهد که از بین سه پیکربندی اصلی RAID انتخاب کنید. این برای کاربر معمولی خانگی یا ایستگاه کاری کافی است، اما اپراتورهای سرور یا مراکز داده بزرگتر احتمالاً به انعطاف پذیری بیشتری نیاز دارند.

از آنجایی که RAID نرم افزاری به سخت افزار موجود رایانه شما متکی است، از منابع CPU استفاده می‌کند. این امر می‌تواند منجر به کاهش سرعت خواندن و نوشتن به خصوص برای پیکربندی های پیچیده RAID شود.

از طرف دیگر، RAID سخت افزاری از یک پردازنده اختصاصی استفاده می‌کند و مستقل از بقیه سیستم شما کار می‌کند. بسیاری از مادربردهای رایانه شخصی سطح بالا یک کنترلر RAID داخلی ارائه می‌دهند، اما می‌توانید یک کارت RAID اضافی نیز دریافت کنید.

وقتی از RAID سخت افزاری استفاده می‌کنید، سیستم عامل اصلاً درگیر نیست. در عوض، پیکربندی شما روی یک تراشه حافظه داخلی ذخیره می‌شود. این کار به آرایه RAID اجازه می‌دهد تا به محض فشار دادن دکمه پاور رایانه آنلاین شود. همچنین در هر سیستم عاملی کار می‌کند.

مفهوم اصلی RAID حول ترکیب گروهی از دیسک‌های سخت در فضای ذخیره‌سازی واحد می‌چرخد، جایی که آنها به عنوان یک حجم منطقی واحد کار می‌کنند. آرایه‌های RAID برای بهبود کارایی و پاسخ‌گویی کلی و حفاظت از داده‌ها از نوار داده‌ها و آینه‌سازی استفاده می‌کنند.

Data Striping داده‌ها را به بلوک‌ها تقسیم می‌کند و سپس آن را در دو یا چند دیسک فیزیکی مستقل مانند هارد دیسک یا SSD پخش می‌کند. برای اینکه حجم کار کند، همه درایوها باید در شرایط کاری باشند.

دلیل استفاده از معماری های مختلف raid

در مقاله 1988 که این اصطلاح را ابداع کرد و مفهوم را تثبیت کرد، نویسندگان شش سطح RAID را از 0 تا 5 متمایز کردند. این سیستم شماره گذاری شده به آنها اجازه می‌داد تا نسخه‌ها و نحوه استفاده از افزونگی و پخش داده‌ها را در سراسر آرایه متمایز کنند. تعداد سطوح از آن زمان گسترش یافته و به سه دسته تقسیم شده است: سطوح RAID استاندارد، تو در تو و غیر استاندارد.

1- امنیت

RAID سیستمی‌است که در آن گروهی از هارد دیسک‌ها به شبکه متصل می‌شوند تا از قابلیت اطمینان بالای داده‌ها اطمینان حاصل کنند. این روزها تقریباً 98 درصد سرورها از این فناوری استفاده می‌کنند. RAID 10 ایمن ترین گزینه است، سریع و ایمن است.

نکات منفی آشکار این است که RAID 10 ظرفیت ذخیره سازی کمتری از دیسک های مشابه دارد و بر اساس ظرفیت هزینه بیشتری دارد. لازم به ذکر است که RAID 10 تنها می‌تواند از تعداد زوج دیسک استفاده کند زیرا دیسک‌ها به صورت جفت اضافه می‌شوند.

2- افزودن ظرفیت

RAID یک راه حل ذخیره سازی است که چندین دیسک فیزیکی را در یک حجم منطقی ترکیب می‌کند. با چندین دیسک که در RAID با هم کار می‌کنند، ظرفیت ذخیره سازی بزرگتر، افزونگی داده‌ها و عملکرد کلی I/O (ورودی/خروجی) را بهبود می‌بخشد. با این حال، این امر بستگی به نوع سطح RAID شما دارد.

3- افزایش دادن کارایی داده های ورودی و خروجی

RAID با قرار دادن داده‌ها بر روی چندین دیسک کار می‌کند و اجازه می‌دهد تا عملیات ورودی/خروجی (I/O) به صورت متعادل با هم همپوشانی داشته باشند و عملکرد را بهبود بخشد. از آنجایی که استفاده از چندین دیسک باعث افزایش میانگین زمان بین خرابی‌ها (MTBF) می‌شود، ذخیره داده‌ها به صورت اضافی نیز تحمل خطا را افزایش می‌دهد.

Raid controller چیست؟

یک کنترلر RAID می‌تواند به عنوان سطحی از انتزاع بین سیستم عامل های ویندوز و لینوکس و دیسک های فیزیکی استفاده شود و گروه هایی از دیسک‌ها را به عنوان واحدهای منطقی ارائه کند. استفاده از یک کنترلر RAID می‌تواند عملکرد را بهبود بخشد و به محافظت از داده‌ها در صورت خرابی کمک کند.

یک کنترلر RAID می‌تواند در آرایه های RAID مبتنی بر سخت افزار و نرم افزار استفاده شود. در یک محصول RAID مبتنی بر سخت افزار، یک کنترل کننده فیزیکی آرایه را مدیریت می‌کند. هنگامی‌که به شکل کارت PCI Express یا Peripheral Component Interconnect باشد، کنترلر می‌تواند برای پشتیبانی از فرمت های درایو مانند SATA و SCSI طراحی شود. یک کنترلر فیزیکی RAID نیز می‌تواند بخشی از مادربرد باشد.

در RAID مبتنی بر نرم افزار، کنترل کننده از منابع سیستم سخت افزاری در سرور استفاده می‌کند. در حالی که عملکردهای مشابه یک کنترلر RAID مبتنی بر سخت افزار را انجام می‌دهد، کنترل کننده های RAID مبتنی بر نرم افزار ممکن است افزایش عملکرد را فعال نکنند.

اگر پیاده‌سازی RAID مبتنی بر نرم‌افزار با فرآیند راه‌اندازی سیستم سازگار نیست و کنترل‌کننده‌های RAID مبتنی بر سخت‌افزار بسیار پرهزینه هستند، بر اساس سیستم‌افزار یا درایور، RAID یکی دیگر از گزینه‌های پیاده‌سازی است.

یک تراشه کنترل کننده RAID مبتنی بر سیستم عامل بر روی مادربرد قرار دارد و تمام عملیات مشابه RAID مبتنی بر نرم افزار توسط CPU انجام می‌شود. با این حال، با سیستم عامل، سیستم RAID فقط در ابتدای فرآیند بوت اجرا می‌شود.

هنگامی‌که سیستم عامل بارگیری شد، درایور کنترلر عملکرد RAID را بر عهده می‌گیرد. یک کنترلر RAID سیستم عامل به اندازه یک گزینه سخت افزاری گران قیمت نیست، اما فشار بیشتری به CPU رایانه وارد می‌کند. RAID مبتنی بر سیستم عامل RAID نرم افزاری با کمک سخت افزار، RAID مدل هیبریدی و RAID جعلی نیز نامیده می‌شود.

ذخیره سازی در رید

مانند بسیاری از تصمیمات فناوری، انتخاب راه حل بستگی به این دارد که چه کاری باید انجام دهید و چقدر مایل به هزینه کردن هستید. شما گزینه های زیادی برای نحوه تنظیم دیسک‌ها و نحوه مدیریت داده‌ها دارید. هر گزینه تعادل کمی‌متفاوت از اهداف کلیدی را فراهم می‌کند: قابلیت اطمینان، در دسترس بودن، عملکرد و ظرفیت.

برای نیازهای کمتر حیاتی، یک پیاده سازی ساده می‌تواند ارزان و آسان برای پیاده سازی باشد. با این حال، موارد بسیاری وجود دارد که راه‌حل‌های سخت‌افزاری RAID گران‌تر و پیچیده‌تر ترجیح داده می‌شوند، به خصوص اگر قصد ذخیره و مدیریت داده‌های حیاتی را دارید.

اکثر حرفه ای‌ها مانند ویرایشگرهای ویدئو، عکاسان و سایر سازندگان محتوا به دلایل زیادی گزینه های سخت افزاری RAID را انتخاب می‌کنند. با داشتن یک کنترلر RAID اختصاصی یا حافظه اختصاصی RAID عملکرد بهتری را ارائه می‌دهد. این نوع رید بسیار مقیاس پذیر است و به راحتی به کاربران اجازه می‌دهد تا فضای ذخیره سازی بیشتری را با اضافه کردن یک حافظه RAID دیگر در شبکه اضافه کنند.

دستگاه‌های ذخیره‌سازی RAID اختصاصی نیز دارای ویژگی‌های امنیتی قوی‌تر و پشتیبان‌گیری هستند که هم در جنبه‌های نرم‌افزاری و هم از نظر سخت‌افزاری ارائه می‌شوند. علاوه بر این، دستگاه های ذخیره سازی RAID را می‌توان در بین سیستم عامل های مختلف به اشتراک گذاشت که همکاری بین دیتاها را آسان می‌کند.

سیستم‌های ذخیره‌سازی، نوار دیسک را به روش‌های مختلفی انجام می‌دهند. یک سیستم ممکن است داده‌ها را در سطح بایت، بلوک یا پارتیشن نواری کند، یا می‌تواند داده‌ها را در تمام یا برخی از دیسک های یک خوشه نواری کند.

به عنوان مثال، یک سیستم ذخیره‌سازی با 10 دیسک سخت ممکن است یک بلوک 64 کیلوبایتی (KB) را روی دیسک‌های اول، دوم، سوم، چهارم و پنجم خط بکشد و سپس دوباره در دیسک اول شروع به کار کند. سیستم دیگری ممکن است 1 مگابایت (مگابایت) داده را روی هر یک از 10 دیسک خود قبل از بازگشت به دیسک اول برای تکرار فرآیند، نوار خط بکشد.

• Mirroring

Data Mirroring یک تکنیک افزونگی داده است که در آن داده های یکسان بر روی دو یا چند دیسک فیزیکی ذخیره می‌شود و در صورت خرابی دیسک از داده‌ها محافظت می‌کند. به عنوان مثال، اگر یک فایل داده کامل بر روی یک دیسک ذخیره شود، دیسک دوم یک کپی دقیق از دیسک اول را نگه می‌دارد. در صورت خرابی دیسک، می‌توان از داده های ذخیره شده در دیسک دوم استفاده کرد.

این یک تکنیک شناخته شده سیستم ذخیره سازی RAID است. در یک حافظه RAID که Mirroring را انجام می‌دهد، سیستم تضمین می‌کند که داده های نوشته شده یا کپی شده روی یک دیسک به طور همزمان روی دیگری نوشته می‌شود. Mirroring به دو یا چند درایو در آرایه اجازه می‌دهد تا داده های یکسانی داشته باشند و اطمینان حاصل شود که اگر یک دیسک در سیستم از کار بیفتد، دیسک دوم به عنوان پشتیبان در دسترس است (این روش معروف به افزونگی درایو است). با این حال، نباید یک فضای ذخیره سازی RAID را در نظر بگیرید که صرفاً از این تکنیک به عنوان ذخیره سازی پشتیبان استفاده می‌کند. به این دلیل است که اگر (به طور تصادفی یا غیر تصادفی) داده های یک درایو را حذف کنید، همان داده‌ها به طور همزمان از درایو(های) دیگر پاک می‌شوند.

• Striping

Data Striping داده‌ها را به بلوک‌ها تقسیم می‌کند و سپس آن را در دو یا چند دیسک فیزیکی مستقل مانند هارد دیسک یا SSD پخش می‌کند. همه درایوها باید همزمان فعال باشند.

disk striping فرآیند تقسیم مجموعه ای از داده‌ها به بلوک‌ها و پخش بلوک های داده در چندین دستگاه ذخیره سازی، مانند هارد دیسک یا درایوهای حالت جامد (SSD) در یک آرایه اضافی از دیسک های مستقل (RAID) است.

از آنجایی که striping داده‌ها را در درایوهای فیزیکی بیشتری پخش می‌کند، چندین دیسک می‌توانند به محتویات یک فایل دسترسی داشته باشند و امکان نوشتن و خواندن سریعتر را فراهم می‌کند. دیسک striping بدون داده برابری افزونگی یا تحمل خطا ندارد. یعنی اگر یک درایو از کار بیفتد، تمام اطلاعات آن درایو از بین می‌رود.

نمونه ای از این نوع ذخیره سازی رید صفر است. RAID 0 بهتر است برای ذخیره سازی غیر بحرانی اما با سرعت خواندن و نوشتن بالا استفاده شود. ذخیره کردن جریان زنده ویدیو و ویرایش ویدیو از کاربردهای رایج RAID 0 به دلیل سرعت و عملکرد است. نوار دیسک بدون افزونگی داده ممکن است برای داده های موقت، فضای خالی یا در شرایطی استفاده شود که یک نسخه اصلی از داده‌ها به راحتی از یک دستگاه ذخیره سازی دیگر قابل بازیابی است.

• Error correction

از آنجایی که انتقال داده‌ها تقریباً هیچ وقت عاری از خطا نیست، برخی از سیستم های RAID از بیت های برابری برای تشخیص خطاها استفاده می‌کنند. با استفاده از Striping و Checksums، یک حافظه RAID مبتنی بر تکنیک Parity می‌تواند داده‌ها را در صورت خرابی دیسک(ها) بازیابی کند. برخی از حافظه های RAID معمولاً دارای یک یا چند درایو دیسک (به نام درایوهای Hot یا Spare) هستند که حاوی اطلاعات برابری هستند که با محاسبه مجدد بلوک های داده از دست رفته، به بازسازی داده های از دست رفته در مورد درایو شکست خورده کمک می‌کند.

انواع ریدها

استاندارد

1- raid 0

در پیکربندی RAID 0، داده‌ها در چند درایو تقسیم می‌شوند. کنترلر RAID، نرم افزار یا سخت افزار، سپس این بخش های تقسیم شده را به طور همزمان از درایوهای مختلف دوباره ترکیب می‌کند. این کار باعث افزایش سرعت خواندن/نوشتن می‌شود. به عنوان یک قانون کلی، افزایش عملکرد متناسب با تعداد درایوهایی است که اضافه می‌کنید، بنابراین یک آرایه چهار درایو سریعتر از یک درایو دو درایو خواهد بود.

نقطه ضعف RAID 0 قابلیت اطمینان یا افزونگی است. از آنجایی که داده‌ها به طور مساوی در کل آرایه تقسیم می‌شوند، از دست دادن حتی یک درایو منجر به از دست رفتن دائمی‌داده‌ها می‌شود. به همین دلیل، RAID 0 تنها در برنامه های کاربردی مورد استفاده قرار می‌گیرد که سرعت آن مهم تر از یکپارچگی داده است.

2- raid 1

RAID 1 به جای تمرکز روی سرعت خواندن/نوشتن، داده‌ها را در دو یا چند درایو منعکس یا شبیه سازی می‌کند. این کار تضمین می‌کند که خرابی های سخت افزاری منجر به از دست رفتن اطلاعات نمی‌شود. برای مثال، اگر یکی از درایوها از کار بیفتد، می‌توانید به سادگی آن را با یک درایو جدید بدون توقف زیاد جایگزین کنید.

بزرگترین نقطه ضعف RAID 1 از دست دادن ظرفیت است. به عنوان مثال، دو درایو 1 ترابایتی در یک آرایه RAID 1، 2 ترابایت فضای ذخیره سازی تولید نمی‌کنند زیرا یک درایو اطلاعات دیگری را ذخیره می‌کند.

3- raid 2

این پیکربندی از خط کشی در بین دیسک‌ها استفاده می‌کند و برخی از دیسک‌ها اطلاعات بررسی و تصحیح خطا (ECC) را ذخیره می‌کنند. هیچ مزیتی نسبت به RAID 3 ندارد و دیگر استفاده نمی‌شود.

4- raid 3

این تکنیک از striping استفاده می‌کند و یک درایو را به ذخیره اطلاعات برابری اختصاص می‌دهد. اطلاعات ECC تعبیه شده برای تشخیص خطاها استفاده می‌شود. بازیابی اطلاعات با محاسبه OR (XOR) انحصاری اطلاعات ثبت شده در سایر درایوها انجام می‌شود.

از آنجایی که یک عملیات I/O به تمام درایوها به طور همزمان آدرس می‌دهد، RAID 3 نمی‌تواند ورودی/خروجی را همپوشانی کند. به همین دلیل، RAID 3 برای سیستم های تک کاربره با برنامه های طولانی مدت بهترین است.

5- raid 4

این سطح از نوارهای بزرگ استفاده می‌کند، به این معنی که می‌توانید رکوردها را از هر درایو واحدی بخوانید. این کار به شما این امکان را می‌دهد تا از I/O همپوشانی برای عملیات خواندن استفاده کنید. از آنجایی که همه عملیات نوشتن باید درایو برابری را به روز کنند، هیچ تداخلی I/O امکان پذیر نیست. RAID 4 هیچ مزیتی نسبت به رید 5 ندارد.

6- raid 5

در آرایه RAID 5، ظرفیت یک درایو برای برابری محفوظ است. به عبارت ساده تر، برابری یک داده خاص است که به بررسی خطاها کمک می‌کند.

با استفاده از داده های برابری، یک کامپیوتر می‌تواند یک آرایه RAID ناموفق را بازسازی کند. با این حال، یک نکته وجود دارد که RAID 5 تنها می‌تواند یک خرابی درایو را مدیریت کند. دو یا چند خرابی می‌تواند منجر به از دست رفتن کل اطلاعات شود. RAID 5 به حداقل سه درایو نیاز دارد، اما صرف نظر از تعداد درایوهای اضافی که اضافه می‌کنید، تنها یکی برای برابری استفاده می‌شود.

از آنجایی که RAID 5 به داده های برابری برای محاسبه و ذخیره نیاز دارد، سرعت نوشتن ممکن است کاهش یابد. بهتر است از آن در سخت افزار قدرتمند استفاده شود زیرا بازسازی یک آرایه ناموفق بسته به ظرفیت درایوها و سرعت کنترلر ممکن است چندین ساعت یا حتی چند روز طول بکشد.

7- raid 6

RAID 6 بسیار شبیه RAID 5 عمل می‌کند، با این تفاوت که از دو درایو برای برابری به جای یک درایو استفاده می‌کند. این بدان معنی است که آرایه می‌تواند از دو خرابی درایو بدون از دست دادن اطلاعات جان سالم به در ببرد. تنها نقطه ضعف آن این است که برای به دست آوردن این افزونگی اضافی، کمی‌از ظرفیت خود را از دست می‌دهید.

RAID 6 به حداقل چهار درایو (دو تا برای برابری) نیاز دارد. به عنوان مثال، اگر شش درایو 4 ترابایتی دارید، تنها ظرفیت چهار درایو (16 ترابایت) را خواهید داشت. و مانند RAID 5، ماهیت پیچیده این پیکربندی به این معنی است که شما باید با سرعت نوشتن پایین‌تر نیز مقابله کنید.

8- raid 10 (raid 1+0)

ساده ترین راه برای درک RAID 10 ترکیبی از سطوح 1 و 0 است. به زبان ساده، داده‌ها ابتدا تقسیم می‌شوند، سپس در چندین درایو منعکس می‌شوند.

به عنوان مثال، در یک آرایه RAID 10 با چهار درایو، داده‌ها ابتدا در دو درایو تقسیم می‌شوند و سپس در دو درایو باقی مانده کپی می‌شوند. RAID 10 به شما این امکان را می‌دهد- که از نیمی‌از ظرفیت کل آرایه استفاده کنید، که جذابیت آن را بسیار کمتر از RAID 5 یا 6 می‌کند. به این ترتیب، عدم محاسبه برابری به این معنی است که بازیابی آرایه RAID 10 از وضعیت ناموفق زمان کمتری را می‌طلبد.

9- raid 01 (raid 0+1)

با ترکیب RAID 1 و RAID 0، این سطح اغلب به عنوان RAID 10 شناخته می‌شود که عملکرد بالاتری نسبت به RAID 1 ارائه می‌دهد، اما هزینه بسیار بالاتری دارد. در RAID 1+0 داده‌ها آینه ای و آینه‌ها  تقسیم شده هستند.

10- raid 03 (raid 0+3)

این نوع رید به عنوان RAID 53 یا RAID 5+3 نیز شناخته می‌شود. این سطح از خط کشی (به سبک RAID 0) برای بلوک های دیسک مجازی RAID 3 استفاده می‌کند. این نوع رید کارایی بالاتر از RAID 3 را ارائه می‌دهد، اما با هزینه بسیار بالاتر همراه است.

11- raid 50 (raid 5+0)

سطوح RAID تودرتو که گاهی اوقات به عنوان RAID ترکیبی نامیده می‌شود، دو یا چند سطح استاندارد RAID را ترکیب می‌کنند تا مزایای هر دو را در اختیار کاربران قرار دهند. RAID 10 نمونه‌ای از سطوح RAID تو در تو است، زیرا در چندین درایو (Raid 0) ذخیره میشود و داده‌ها را برای بازیابی آسان (RAID 1) منعکس می‌کند. نمونه دیگری از سطح RAID تودرتو شامل RAID 50 است، که در آن داده‌ها در هر تعداد گروه درایو سه درایو تقسیم می‌شوند و هر گروه به عنوان یک آرایه فرعی RAID 5 تنظیم می‌شود.

غیر استاندارد

12- raid 7

این سطح RAID بر اساس RAID 3 و RAID 4 است، اما حافظه پنهان را به ترکیب اضافه می‌کند. این سطح شامل یک سیستم‌عامل جاسازی‌شده در زمان واقعی به‌عنوان یک کنترل‌کننده، ذخیره‌سازی حافظه پنهان از طریق یک باس پرسرعت و سایر ویژگی‌های یک رایانه مستقل است. این نوع رید یک سطح RAID غیر استاندارد و دارای علامت تجاری است که متعلق به Storage Computer Corp است.

13- Adaptive RAID

Adaptive RAID به کنترلر RAID اجازه می‌دهد تصمیم بگیرد که چگونه برابری را روی دیسک‌ها ذخیره کند. بسته به اینکه کدام نوع مجموعه RAID با نوع داده ای که روی دیسک نوشته می‌شود عملکرد بهتری داشته باشد، بین RAID 3 و RAID 5 انتخاب می‌کند.

14- Linux MD RAID 10

این سطح که توسط هسته لینوکس در سرور مجازی لینوکس یا linux vps ارائه شده است، از ایجاد آرایه های RAID تو در تو و غیر استاندارد پشتیبانی می‌کند. همچنین نرم افزار لینوکس RAID  می‌تواند از ایجاد تنظیمات استاندارد RAID 0، RAID 1، RAID 4، RAID 5 و RAID 6 پشتیبانی کند.

رید سخت افزاری یا نرم افزاری؟

امروزه دو گزینه اصلی RAID برای حرفه ای های وب وجود دارد: RAID نرم افزاری و RAID سخت افزاری. RAID نرم افزاری را می‌توان به راحتی در یک کامپیوتر یا سرور مجازی یا اختصاصی موجود بدون نیاز به سخت افزار اضافی گنجانید. از سوی دیگر، RAID سخت افزاری از سخت افزار اختصاصی برای ایجاد عملکرد RAID در کامپیوتر یا سرور استفاده می‌کند.

نرم افزار RAID از قدرت محاسباتی CPU کامپیوتر یا وب سرور استفاده می‌کند که با سیستم عامل و سایر برنامه های در حال اجرا در پس زمینه به اشتراک گذاشته می‌شود. این حجم کاری مشترک، عملکرد محاسباتی CPU را برای کارهای دیگر کاهش می‌دهد. بسیاری از سیستم عامل‌ها از تنظیمات RAID پشتیبانی می‌کنند. با این حال، پارتیشن‌ها را نمی‌توان با سیستم عامل های دیگر به اشتراک گذاشت.

از طرف دیگر، RAID سخت افزاری از یک کنترلر RAID استفاده می‌کند که دارای پردازنده اختصاصی خود است. یک کنترلر RAID را می‌توان به مادربرد یا روی سرور اختصاصی دیگری اضافه کرد. علاوه بر این، دستگاه های ذخیره سازی RAID اختصاصی نیز در دسترس هستند که به طور مستقل اجرا می‌شوند. گزینه‌های سخت‌افزار RAID کاربرد بسیار کمی‌در CPU رایانه یا سرور دارند و عملکرد کلی بهتری را در مقایسه با گزینه‌های RAID نرم‌افزار ارائه می‌دهند.

مزایا و معایب raidها

مزایا

برخی از مزایای استفاده از Raidها را در اینجا ذکر کرده ایم:

• رید یک گزینه امن است

آیا نمی‌خواهید از ایمنی تمام داده های تجاری یا خصوصی در سرورهای اختصاص و مجازی خود که با آنها کار می‌کنید اطمینان حاصل کنید؟ خوب، خبر خوب این است که فناوری ذخیره سازی RAID با سطح بالایی از محافظت ارائه می‌شود. در هر لحظه، کنترل سخت افزار خود را خواهید داشت.

• رید یک راه حل مقرون به صرفه است

خب، این در واقع دلیل اصلی اختراع فناوری ذخیره سازی RAID در 40 سال پیش بود. مخترعان این فناوری موظف بودند تمام هزینه های قیمت انبار را کاهش دهند. این کار برای شرکت‌های بزرگی که مجبور بودند ۲۴ ساعته به تمام داده‌های تجاری ضروری دسترسی داشته باشند، ضروری بود. با این حال، حتی امروزه که این فناوری پیشرفت زیادی کرده است، فناوری ذخیره سازی RAID یک راه حل مقرون به صرفه است.

مردم بیشتر از آنها برای برخی از کارهای تخصصی استفاده می‌کنند که معمولاً به هزینه های ماهانه خاصی و همچنین نگرانی های حفظ حریم خصوصی نیاز دارند. همانطور که قبلا ذکر شد، کل فرآیند سریع و ایمن است. به همین دلیل، می‌توانید مطمئن باشید که این یک راه حل مقرون به صرفه است که به شما امکان می‌دهد برای مدت طولانی تری در هزینه خود صرفه جویی کنید.

• بهبود سرعت

این مزیت به ویژه زمانی که ما در مورد سطح RAID 0 صحبت می‌کنیم اهمیت پیدا می‌کند. همانطور که قبلا ذکر شد، هر فایلی که استفاده می‌کنید از چندین دیسک خوانده می‌شود. به همین دلیل، سرعت کل فرآیند افزایش می‌یابد. این مزیت به ویژه برای افرادی که با پخش جریانی زنده و همچنین انواع فایل‌هایی که سرعت در آنها ضروری است کار می‌کنند بسیار مهم است.

• انعطاف پدیری بالا

عملکرد، انعطاف پذیری و هزینه از جمله مزایای اصلی RAID هستند. با کنار هم قرار دادن چندین هارد دیسک، RAID می‌تواند کار یک هارد دیسک را بهبود بخشد و بسته به نحوه پیکربندی آن، سرعت و قابلیت اطمینان کامپیوتر را پس از خرابی افزایش دهد.

• حفاظت از داده های حیاتی

با RAID 0، فایل‌ها تقسیم می‌شوند و بین درایوهایی که روی یک فایل با هم کار می‌کنند، توزیع می‌شوند. به این ترتیب، خواندن و نوشتن را می‌توان سریعتر از یک درایو واحد انجام داد. آرایه‌های RAID 5 داده‌ها را به بخش‌هایی تقسیم می‌کنند، اما درایو دیگری را نیز به برابری اختصاص می‌دهند.

این درایو برابری می‌تواند ببیند وقتی یک درایو غیر برابری خراب می‌شود چه چیزی کار می‌کند، و می‌تواند بفهمد که در آن درایو ناموفق چه چیزی وجود دارد. این عملکرد به RAID اجازه می‌دهد تا دسترسی بیشتری را فراهم کند. با Mirroring، آرایه‌های RAID می‌توانند دو درایو حاوی داده‌های یکسان داشته باشند و اطمینان حاصل شود که در صورت خرابی دیگری، یکی به کار خود ادامه می‌دهد.

معایب

برخی از معایب استفاده از Raidها را در اینجا ذکر کرده ایم:

• معادل 100% آپتایم نیست.

RAID یکی دیگر از ابزارهای موجود در جعبه ابزار است که به منظور کمک به به حداقل رساندن خرابی و مشکلات در دسترس بودن است. هنوز خطر خرابی کارت RAID وجود دارد، اگرچه این خطر به طور قابل توجهی کمتر از خرابی درایو مکانیکی HDD است.

• جایگزین پشتیبان گیری نمی‌شود.

هیچ چیز نمی‌تواند جایگزین اجرای خوب برنامه ریزی شده و مکرر آزمایش شده پشتیبان شود!

• از شما در برابر خرابی داده ها، خطای انسانی یا مسائل امنیتی محافظت نمی‌کند.

در حالی که می‌تواند از شما در برابر خرابی درایو محافظت کند، دلایل بی شماری برای نگهداری پشتیبان وجود دارد. بنابراین RAID را جایگزین نسخه پشتیبان نگیرید. اگر پشتیبان‌گیری ندارید، نمی‌توانید RAID را به عنوان یک گزینه در نظر بگیرید.

• لزوماً به شما اجازه نمی‌دهد که به صورت پویا اندازه آرایه را افزایش دهید.

اگر به فضای دیسک بیشتری نیاز دارید، نمی‌توانید به سادگی درایو دیگری را به آرایه اضافه کنید. احتمالاً باید از ابتدا شروع کنید، آرایه را بازسازی/فرم بندی مجدد کنید.

آینده رید چگونه خواهد شد؟

RAID کاملاً از بین نرفته است، اما بسیاری از تحلیلگران می‌گویند که این فناوری در سال های اخیر منسوخ شده است. جایگزین هایی مانند کدگذاری erasure coding، حفاظت بهتر از داده‌ها را ارائه می‌دهند (البته با قیمت بالاتر)، و با هدف رفع نقاط ضعف RAID توسعه یافته اند. با افزایش ظرفیت درایو، احتمال خطا با آرایه RAID نیز افزایش می‌یابد و ظرفیت‌ها به طور مداوم افزایش می‌یابد.

ظهور درایوهای حالت جامد (SSD) نیز به عنوان کاهش نیاز به RAID دیده می‌شود. SSD‌ها قطعات متحرک ندارند و به اندازه هارد دیسک خراب نمی‌شوند. آرایه‌های SSD اغلب از تکنیک‌هایی مانند تسطیح سایش به جای تکیه بر RAID برای حفاظت از داده‌ها استفاده می‌کنند. رایانش هایپر مقیاس نیز با استفاده از سرورهای اضافی به جای درایوهای اضافی، نیاز به RAID را برطرف می‌کند.

با این حال، RAID در حال حاضر بخشی ریشه‌دار از ذخیره‌سازی داده‌ها و برای استفاده وب سرورها نظیر iis و آپاچی (آپاچی چیست (بیشتر بخوانید) است و فروشندگان بزرگ فناوری هنوز محصولات RAID را منتشر می‌کنند. IBM IBM Distributed RAID را با Spectrum Virtualize V7.6 خود منتشر کرده است که نوید افزایش عملکرد RAID را می‌دهد.

آخرین نسخه فناوری ذخیره‌سازی سریع اینتل از RAID 0، RAID 1، RAID 5 و RAID 10 پشتیبانی می‌کند و نرم‌افزار مدیریت NetApp ONTAP از RAID برای محافظت در برابر سه خرابی همزمان درایو استفاده می‌کند. پلتفرم Dell EMC Unity از RAID 1/0، RAID 5 و RAID 6 نیز پشتیبانی می‌کند.

نتیجه گیری

آرایه‌های RAID برای دستیابی به سه هدف مهم استفاده می‌شوند: بهبود عملکرد، فضای ذخیره‌سازی بزرگ و افزونگی داده‌ها. اما همچنان، RAID یک فناوری کامل نیست. احتمال خطا وجود دارد که ممکن است منجر به از دست رفتن اطلاعات شود. به دلیل ماهیت پیچیده RAID، بازیابی اطلاعات نیز در مقایسه با سیستم های ذخیره سازی سنتی پیچیده تر است. با این حال، برای سهولت در روند بازیابی اطلاعات، می‌توانید از یک نرم افزار پیشرفته بازیابی اطلاعات RAID مانند Stellar Data Recovery Technician استفاده کنید.

این نرم‌افزار می‌تواند داده‌ها را از آرایه‌های RAID 0، 5 و 6 شکست خورده، خراب یا منطقاً خراب بازیابی کند. این به بازسازی پارامترهای RAID و بازیابی تمام داده‌ها با یکپارچگی کامل کمک می‌کند.

با خرید سرور مجازی وب‌رمز، وب‌سایت خود را به یک موشک پرقدرت تبدیل کنید و از سرعت و پایداری بی‌نظیر آن برای فتح قله‌های موفقیت آنلاین لذت ببرید. جهت اطلاعات بیشتر میتوانید با کارشناسان مجرب وب رمز تماس حاصل نمایید.