سيستم RAID چيست؟

واضح آرشیو وب فارسی:حيات نو: سيستم RAID چيست؟
حدود سال‌هاى 1361- 1360 هجرى شمسى سيستم‌هاى كامپيوترى با افزايش حجم اطلاعات روبه‌رو شدند لذا نياز به سرويس‌دهى وذخيره‌سازى بهتر اطلاعات احساس شد. تكنولوژى ذخيره‌سازى گران‌تر مى‌شد ولى همچنان نياز به ذخيره‌سازى وجود داشت و ذخيره‌سازى اطلاعات روى ديسك‌هاى سخت سرورها مقرون به صرفه نبود. راه حلى مورد نياز بود تا بتوان وضعيت را بهبود داد و دقيقاً در اين زمان بود كه سيستم Raid متولد شد. به راستى RAID چيست؟ RAID از واژه Redundant Array of Inexpensive Disks به معناى ديسك‌هاى ارزان قيمتى است كه در يك صف يا آرايه قرار مى‌گيرند ،مى‌باشد. در اين سيستم چندين ديسك سخت با هم طبق قاعده‌اى خاص مرتبط شده و ظرفيت بالايى از ذخيره‌سازى را با كيفيت بالا مى‌سازد. در واقع ظرفيت ذخيره‌سازى و قابل اطمينان بودن از مشخصه‌هاى بارز سيستم ذخيره‌سازى جديد هستند. روش جديد ذخيره‌سازى در شبكه‌هاى بزرگ و بازار سرورهاى استاندارد مورد استفاده قرار گرفت و در پنج سال گذشته اين سيستم نزد كاربران متداول تر شد.

فايده‌هاى RAID

سه دليل اصلى استفاده از RAID عبارتند از : افزونگي، بالابردن كيفيت، هزينه پايين‌تر.افزونگى يا Redundancy مهم‌ترين دليل استفاده از RAID در سرورها مى‌باشد كه درواقع نسخه پشتيبانى از اطلاعات است كه در هنگام آسيب رسيدن به اطلاعات مورد استفاده قرار مى‌گيرد. اگر يكى از درايوها در يك آرايه از هارد ديسك‌ها آسيب ببيند و خطا دهد سيستم با تكيه بر درايوهاى ديگر اقدام به بازيابى و تعمير خود به صورت آنلاين مى‌نمايد (Hot Swappable) . روش افزونگى متناسب با نوع RAID متفاوت است. بالا رفتن كيفيت تنها زمانى حاصل مى‌شود كه از نسخه خاصى از RAID استفاده شود. همچنين كيفيت به تعداد درايوهايى كه در يك آرايه (Array) هستند و به كنترلر آنها وابسته است. اغلب مديران IT تمايلى به صرف هزينه‌هاى زياد جهت ارتقاى سيستم ندارند. زمانى كه روش RAID عرضه شد، هزينه‌ها نيز مورد توجه قرار گرفت. هزينه استفاده از چندين ديسك سخت ظرفيت پايين به مراتب پايين‌تر از يك ديسك سخت با ظرفيت بالا بود و همين امر يكى ديگر از مزاياى RAID است. به طور معمول سه فرم از RAID ها در سيستم‌هاى كامپيوترى مورد استفاده قرار مى‌گيرند يعنى RAID0 ،‌RAID1‌و RAID5 . در بيشتر موارد تنها دوتاى اول قابل پياده‌سازى هستند و درواقع يكى از آنها از لحاظ فنى RAID نمى‌باشد.

RAID0

پايين ترين سطح قابل استفاده RAID ، سطح صفر يا LEVEL0 مى‌باشد كه در واقع نسخه صحيحى از RAID نمى‌باشد. درصورتى كه يكى از درايوها دچار مشكل شود كليه اطلاعات آسيب خواهند ديد. Raid0 از روشى به نام Striping استفاده مى‌كندStriping يك تكه از اطلاعات را (مانند يك تصوير گرافيكي) برداشته و در درايوها پخش مى‌كند. از فايده هاى Strip ، ارتقاء كيفيت است. دو برابر حجم اطلاعات قابليت كپى شدن روى دو درايو در زمان مشخص هستند. در زير مثالى از نحوه كپى شدن اطلاعات در Raid0 آورده شده است.

از اين رو درصورتى كه شش بلوك از اطلاعات تشكيل‌دهنده يك فايل اطلاعاتى باشند مى‌توانند با سرعتى بيشتر از يك درايو از روى درايوها خوانده شوند. هر درايو كه به صورت موازى كار مى‌كند تنها مى‌تواند سه بلوك فيزيكى را بخواند و اگر درايوى خطا بدهد و قابل دسترس نباشد اطلاعات ما ديگر قابل دسترسى نخواهد بود. براى داشتن يك فايل نيازمند همه بلوك‌هاى اطلاعاتى هستيم. فايده اين روش بالا بردن كيفيت ذخيره‌سازى و همچنين ظرفيت بالاى ذخيره‌سازى اطلاعات خواهد بود. عدم داشتن نسخه جايگزين اطلاعات از مشكلات اين روش است.

RAID 1

نسخه RAID 1 اولين پياده‌سازى واقعى RAID به شمار مى‌رود و نمونه ساده‌اى از جايگزينى Redundancy به نام mirroring مى‌باشد. اين مدل به دو درايو با ظرفيت‌هاى يكسان نياز دارد. يكى از درايوها فعال است و درايو ديگر Mirror مى‌باشد. وقتى اطلاعات روى درايو فعال نوشته مى‌شود همان اطلاعات روى درايو mirror هم كپى مى‌شود. اگر يكى از درايوها از كار بيفتد درايو بعدى هنوز كل اطلاعات موجود در سيستم را در خود ذخيره دارد. بزرگ‌ترين عيب اين مدل داشتن دو درايو با ظرفيت يكى از آن‌هاست و آن بدين معناست كه ظرفيت واقعى حاصل جمع ظرفيت دو درايو استفاده شده جهت ذخيره‌سازى اطلاعات نيست و نيمى از اين ظرفيت براى تهيه نسخه پشتيان مورد استفاده قرار مى‌گيرد. فايده اين مدل پياده‌سازى Full redundancy در سيستم است و عيوب آن عبارتند از :ظرفيت ذخيره‌سازى به بزرگى ظرفيت كمترين درايو است. كيفيت ذخيره‌سازى بالا نمى‌رود. براى عوض كردن درايو فعال در صورت بروز مشكل مجبور به قطعى موقت هستيم.

RAID 0+1

اين مدل مخلوطى از دو مدل RAID گذشته است و توليد كنندگان سعى كرده اند تا فايده‌هاى دو مدل قبلى را در يك مدل پياده‌سازى كنند. در اين سيستم حداقل چهار درايو ديسك سخت مورد نياز است تا بتوان روش هاى Striping و Mirroring را مخلوط كرد و به كيفيت بالاتر ذخيره‌سازى همراه با Redundancy رسيد. جفت اول درايوها مى‌توانند فعال بوده و اطلاعات را مانند RAID0 ذخيره كنند. جفت درايو دوم در واقع كپى از اطلاعات دو درايو اول هستند. در اين مدل اطلاعات روى درايوهاى مختلف ذخيره مى‌شوند و اين در حالى است كه در همان زمان يك نسخه از هر بلوك روى درايوهايى ديگر كپى مى‌شود. اين مدل باعث افزايش كيفيت شده و زمان نوشته‌شدن اطلاعات را كاهش مى‌دهد. همچنين اصل Redundancy نيز در آن رعايت مى‌شود. بزرگ‌ترين مشكل اين مدل هزينه زياد براى پياده‌سازى آن است زيرا حداقل به چهار درايو ديسك سخت نياز است.

RAID 10 or 1+0

RAID10سيار شبيه به RAID0+1 مى‌باشد با اين تفاوت كه تقسيم بلوك‌هاى اطلاعات بين زوج درايوها انجام مى‌شود و عمليات Mirroring در هر زوج از درايوها صورت مى‌گيرد، يعنى درايو يك و درايو دو RAID1 شده و Mirror هستند. درايو سه و درايو چهار نيز mirror يكديگر هستند. اين دو مجموعه درايو به صورت Strip تنظيم شده و با هم كار مى‌كنند. RAID10 نيز همانند RAID0+1 ، حداقل نياز به چهار ديسك سخت دارد. كارايى تقريباً مانند RAID0+1 است اما حفاظت از اطلاعات كمى بهتر انجام مى‌شود. بالارفتن كارايى و كيفيت ذخيره‌سازى و همچنين داشتن Redundancy كامل اطلاعات از مزاياى اين مدل مى‌باشد. كم شدن ظرفيت مؤثر ذخيره‌سازى و همچنين نياز به داشتن تعداد زياد گرداننده ديسك سخت از معايب اين سيستم محسوب مى‌شود.

RAID 5

قدرتمندترين مدل RAID در كامپيوترهاى Desktop به كار گرفته مى‌شود. به طور كلى اين متد نيز نيازمند كارت كنترلر جهت مديريت آرايه مى‌باشد اما برخى از سيستم عامل‌هاى كامپيوترهاى روميزى نيز مى‌توانند RAID را ايجاد كنند. اين روش از روش Stripping با قابليت ايجاد Parity در جهت ايجاد Redundancy اطلاعات استفاده مى‌كند. حداقل سه گرداننده ديسك سخت براى ايجاد آرايه Raid5 مورد نياز است. براى بالابردن كارايى‌، هم ظرفيت بودن آن ها توصيه مى‌شود.Parity يا زوجيت حاصل از فرمولى رياضى است كه دو بلوك از اطلاعات را مقايسه كرده و بلوكى جديد حاصل از دو بلوك اول ايجاد مى‌كند. ساده ترين راه براى توضيح آن زوج يا فرد بودن است. اگر مجموع دو بلوك زوج باشد پس بيت Parity نيز زوج خواهد شد و اگر مجموع دو بلوك فرد باشد بيت Parity نيز فرد خواهد شد. بنابراين 0+0 و 1+1 هردو برابر 0 خواهند شد و در 1+0 يا 0+1 برابر يك خواهد شد. منطبق بر اين مدل رياصى باينرى درصورت مشكل در يك درايو (در يك آرايه) اين امكان وجود دارد كه با بيت Parity بتوان اطلاعات را بازيابى كرد.

RAID سخت‌افزارى يا نرم‌افزارى

جهت پياده‌سازى RAID نياز به سيستم عامل و يا سخت‌افزارى است كه بتواند جريان اطلاعات را از سيستم كامپيوتر به آرايه‌اى از درايوها هدايت كند. در راستاى پياده‌سازى نرم‌افزاري، بخشى از قدرت پردازش پردازنده به طور مستقل به RAID اختصاص خواهد يافت. پياده‌سازى نرم‌افزارى مقرون به صرفه‌تر خواهد بود زيرا تمام آنچه كه بايد هزينه شود خريد ديسك سخت خواهد بود. مشكل پياده‌سازى نرم‌افزارى كيفيت آن است. به طور كلى كيفيت اين روش كاملا وابسته به پردازنده، حافظه، درايوها و مدل RAID اى است كه استفاده مى‌شود.. RAID سخت‌افزارى به دليل وجود مدار الكترونيكى اختصاصى و پردازش RAID مستقل از پردازنده اصلى سيستم مفيدتر است. اين مدل به‌ترين كيفيت را براى پياده‌سازى RAID در يك آرايه درايو ارائه مى‌دهد. بزرگ‌ترين مشكل RAID سخت‌افزارى هزينه زياد آن است.

انتخاب گرداننده ديسك سخت مناسب

كيفيت پياده‌سازى RAID كاملاً وابسته به كيفيت درايوهايى خواهد بود كه در يك آرايه مورد استفاده قرار مى‌گيرند. براى داشتن بهترين نتيجه، كليه ديسك‌هاى سخت بايد از يك برند و هم ظرفيت باشند و آن به اين معناست كه كليه درايوها داراى كيفيت و ظرفيت يكسان هستند. ظرفيت يك آرايه RAID وابسته به روشى است كه انتخاب مى‌كنيم. در RAID0 عمليات Striping تنها قابل پياده‌سازى روى ظرفيتى يكسان از دو ديسك سخت خواهد بود. به طور مثال درصورتى كه از دو ديسك سخت با ظرفيت هاى 80GB و 100GB استفاده شود ظرفيت نهايى 160GB خواهد بود. در RAID1، اطلاعات روى ظرفيت كم‌تر Mirror خواهند شد. از اين رو اگر دو ديسك سخت فوق را در نظر بگيريم، ظرفيت مؤثر 80GB خواهد بود.

جمع بندي

با توجه به مطالبى كه مطالعه كرديد كليه RAIDها منطبق بر نياز سازمان و تامين شرايط اوليه سخت‌افزارى قابل پياده‌سازى هستند. بسيارى از مشتريان به دليل بالا بودن كيفيت RAID0 ، آن را براى پياده‌سازى ترجيح مى‌دهند. همچنين بيشتر سيستم‌هاى كامپيوترى تنها از RAID0 يا 1 پشتيبانى مى‌كنند. پياده‌سازى RAID0+1 يا RAID5 مستلزم هزينه بالا است و لذا بيش‌تر در شبكه‌هاى بزرگ و سرورهاى اصلى مورد استفاده قرار مى‌گيرد.

منبع: همكاران سيستم
دوشنبه 11 آذر 1387

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: حيات نو]

[مشاهده در: www.hayateno.ws]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 726]