Raid چیست و دلایل اهمیت آن

RAID مخفف عبارت Redundant Array of Independent Disks، نوعی تکنولوژی برای ذخیره اطلاعات است. در واقع به کمک این تکنولوژی می توان ظرفیت چند هارد دیسک فیزیکی را ترکیب کرد و از آن به عنوان یک هارد واحد استفاده نمود. ذخیره ی اطلاعات از این طریق، سبب امنیت بیشتر دیتا، افزایش سرعت خواندن و نوشتن و همچنین بالا بردن کارایی دستگاه های متصل می شود.

درسته که از چند هارد دیسک استفاده می شود ولی سیستم آن ها را تحت عنوان یک هارد می شناسد.

به 2 دلیل مهم باید سراغ Raid برویم :

1_ بازیابی اطلاعات در صورت بروز مشکلاتی از قبیل آتش سوزی،خراب شدن دستگاه به هر دلیل و … که معمولا سبب از بین رفتن داده ها می شود

2_ خواندن و نوشتن سریع بر روی هارد دیسک ها

تاریخچه Raid در سیستم های حفاظتی و نظارتی

شرکت IBM (International Business Machines Corporation) در سال ۱۹۷۷برای اولین بار نوعی Raid را  ثبت کرد  که بعدها RAID 4 نام گرفت. در این میان در سال ۱۹۸۳شرکت Digital Equipment نیز درایورهایی با قابلیت RAID 1 را به بازار عرضه کرد. این رقابت تا جایی ادامه داشت که در سال ۱۹۸۶، شرکت IBM  بازهم نمونه دیگری از ریدها را وارد بازار کرد که امروزه با RAID 5 شناخته می‌شود ولی هیچکدام از این شرکت ها به شکل رسمی محصولات خود را ارائه نکردند.

تا این که در سال 1987 مفهوم RAID توسط دیوید پترسون، گارث گیبسون و رندی کتز به شکل رسمی مطرح شد که 6حالت از  RAIDبا ویژگی‌های متفاوت از 0 تا 5 را در نظر داشتند که بعدها با رشد تکنولوژی تعداد حالات RAID ها روز به روز پیشرفت‌تر از قبل گردید.

سطوح Raid  بندی 

1_ Mirroring (آینه ای)

2_ Striping  (نوار ابزار)

3_ Error_correcting  (خطای_اصلاح)

توضیحات کامل هر کدام از سطوح به شرح ذیل می باشند:

1_Mirroring (ینه ایآینه ای )  : در این روش ویدئو و یا داده های مورد نظر، کپی برداری شده و اطلاعات، در بیش از یک هارد دیسک نگهداری می شود. این روش که اغلب با نام RAID 1 شناخته می شود، به حداقل دو هارد دیسک نیاز دارد. به جهت اینکه ویدئو در دو هارد موجود است، عملیات خواندن و بازیابی، سریع تر بوده؛ اما نوشتن و ذخیره سازی آن کمی کُند تر انجام می شود.

باید بدانید که در صورت عدم موفقیت عملیات ذخیره سازی در یکی از درایو ها، اطلاعات در هارد دیسک دیگری ذخیره می شوند.

2_Striping(نوار ابزار): در این روش، داده ها در سراسر هارد دیسک ها تقسیم می شود. این فناوری ذخیره سازی، به RAID 0  معروف است و عملیات خواندن و نوشتن را در مقایسه با یک هارد دیسک، سریع تر انجام می دهد.

3_ Error_correcting (خطای_اصلاح) : در این روش داده ها به گونه ای ذخیره می شوند که امکان بازیابی اطلاعات و تصحیح آن وجود داشته باشد. نحوه ی معماری این آرایه ها کمک می کند تا عملیات خواندن و نوشتن، متناسب با تعداد درایوها افزایش یابد RAID .مثال خوبی برای این سطح از آرایه هاست، البته در این روش می بایست از حداقل 3 هارد دیسک استفاده کرد و بسیاری از کارشناسان به منظور عملکرد بهتر، 5 هارد دیسک را توصیه می کنند.

 در مجموع ظرفیت کل این آرایه ها به نوع RAID، تعداد و ظرفیت دیسک ها بستگی دارد. این تکنولوژی، امنیت بالایی برای داده ها فراهم می کند و ظرفیت ذخیره سازی ویدئو را افزایش می دهد.

انواع RAID

Raid 0

در این نوع Raid حداقل دو هارد دیسک مورد نیاز است. داده ها روی دو هارد بصورت مجزا ذخیره می شوند. سرعت دسترسی به تصاویر بالا بوده و در صورت از کار افتادن یک هارد، داده ها روی هارد دیگر ذخیره می شوند.

Raid 1

از جهات بسیاری، RAID 1  اساسی ترین فرم صحیح RAID است. سیستمهای RAID 1 از همسان سازی یا Mirroring استفاده میکنند به این معنی که هر دیسک در آرایه یک دیسک عیناً مثل خود دارد. هنگامیکه آرایه (Array) تصاویر را می نویسد (Write) ، اطلاعات یکسان روی هر دو هارددیسک نوشته (Write) می شود، یعنی  اطلاعات در دو یا بیشتر هارددیسک کپی میشوند بنابراین امنیت ۱۰۰% را برای شما تامین می کند حتی اگر یک هارد درایو را از دست بدهید به داده های شما آسیبی وارد نخواهد شد.

Raid 10

RAID 10 ، همچنین به عنوان RAID 1 + 0 شناخته می شود این رید یک پیکربندی  RAID تو در تو می باشد که (Redundancy ) افزونگی  RAID را همراه با سرعت خواندن/ نوشتن (Read/write ) RAID 0 ارائه میکند. هر آرایه متشکل از یک مجموعه Strip در هارد دیسک های Mirror شده میباشد، به عنوان مثال ، با خراب شدن یک هارددیسک ، آرایه بدون از دست دادن اطلاعات حفظ میشود. هنگامیکه خرابی های هارد رخ میدهد، عضو آسیب دیده RAID باید در سریعترین زمان ممکن از آرایه خارج شده تا وضعیت کاری سیستم حفظ شود. با توجه به اینکه ، سرورهای RAID 10 افزونگی بسیار زیادی ارائه میدهند و بسیار قابل اعتماد هستند، اما هیچ پیکربندی RAID امنیت و حفاظت کامل و همیشگی را در قبال از دست رفتن دیتا ارائه نمیکند. در سیستم های RAID 10 اطلاعات ممکن است با اتفاقات منطقی یا فیزیکی از دست بروند.در عین اینکه Faild شدن کامل سیستم ها با توجه به افزونگی (Redundancy ) در پیکربندی RAID 10 امری غیر معمول میباشد، اما همیشه احتمال از دست رفتن اطلاعات وجود دارد.

Raid های 2و4 مصارف خاص دارند و تقریبا استفاده ی کمی از آنها می شود.

Raid 5

این  نوع RAID نیازبه حداقل ۳ هارددیسک دارد اما برای افزایش کارایی توصیه شده است که از ۵ هارد استفاده شود. اطلاعات، روی دو هارد دیسک اول و دوم ذخیره می‌شود و سپس محاسباتی روی دیتا انجام داده و با نام بیت افزونه یا Parity  آن را روی هارد سوم ذخیره می‌کند. در دفعات بعدی Parity را روی هارد دیسک‌ها می‌چرخاند. در این نوع RAID حدودا فضای یک هارد دیسک را از دست می‌دهیم و چنانچه یک هارد دیسک به هر دلیلی دچار مشکل شود، سیستم بدون وقفه به ادامه کار خود می‌پردازد. پس از اینکه یک هارد دیسک دچار نقص شد می‌توان یک هارد دیسک جدید روی سرور قرار داد و دیتا روی آن شروع به ریکاور شدن می‌کند. در RAID 5 ضریب اطمینان در حد یک هارد دیسک است.

Raid 6

این  RAID با بیت افزونه دوتایی (Double Parity RAID) هم معرفی می‌شود که در واقع از ساختار آن برگرفته شده است. نحوه ذخیره ‌سازی اطلاعات مانند RAID 5 است با این تفاوت که این RAID از دو بیت افزونه استفاده می‌کند یعنی Parityرا دوبار و با دو شیوه مختلف محاسبه کرده و روی دو هارد دیسک مختلف پراکنده می‌کند. این کار باعث می‌شود چنانچه دو هارددیسک نیز از بین برود سیستم بدون وقفه بتواند به ادامه کار خود بپردازد. در واقع قابلیت تحمل خطای این RAID، عدد ۲ است بدان معنا که اگر دو هارد به طور کامل Faild شوند، باز هم قابلیت بازگشت اطلاعات در آن وجود دارد. در صورتی که ۳ هارددیسک دچار مشکل شود دیتا از دسترس خارج خواهد شد.

در صورت از بین رفتن یک یا دو هارد دیسک یک مقدار افت کارایی خواهیم داشت و به همین دلیل می توان هارد Hot Spare قرار داد تا سریعا جایگزین هارد Faild شده شود. در RAID 6 حداقل ۴ هارد دیسک مورد نیاز است.

جمع بندی

همان طور که مشخص شد  Raid های  5  و6 نسبت به بقیه ی Raid ها از لحاظ سرعت خواندن و نوشتن،میزان اطمینان و قابلیت بازیابی اطلاعات عملکرد بهتری دارند.

و بطور کلی Raid بندی در تجهیزات عملکرد سیستم را ارتقا و سطح خطا را کاهش میدهد.

نتیجه گیری

۱. کاهش هزینه، زیرا میتوان از دیسک‌های ارزان به تعداد بالا استفاده کرد.

۲. با استفاده کردن از چند هارد در قالب RAID، میتوان کارایی آن را نسبت به یک هارد افزایش داد.

۳.افزایش سرعت و قابلیت اطمینان بعد از رخ دادن خرابی که به پیکربندی نیز مرتبط است، افزایش می‌یابد.

۴. سرعت خواندن و نوشتن زیاد می‌شود مثلا در RAID 0 سرعت بالا رفته و نسبت به حالتی که از یک هارد استفاده شده بیشتر می‌شود.

۵. افزایش دسترس پذیری و Resiliency بر روی Raid5 افزایش می‌یابد.

۶. تامین افزونگی برای هارد بدین صورت که آرایه Raid با Mirroring میتواند دو درایو با اطلاعات یکسان ایجاد نماید. تا در صورت خراب شدن یکی از آنها، سیستم به کار خود ادامه دهد و متوقف نشود.