Raid چیست؟ و انواع Raid چیست؟

Raid چیست؟ انواع Raid چیست؟ در این مقاله سعی داریم نگاهی خلاصه به مفاهیم اصلی آرایه های Raid بیاندازیم. نکاتی را جهت حفاظت از اطلاعات و داده ها بیان نماییم و تعریفی ساده از انواع اصلی آرایه های Raid داشته باشیم. بلکه به سادگی تصوری درست از Raid  و نحوه عمل آن پیدا کنیم و از به خطر افتان داده هایمان جلوگیری کنیم. حتما توصیه های مهم بازیابی اطلاعات را جدی بگیرید.

R  درRAID مخفف چیست؟

نکته: R مخفف دوباره ساختن(Re-build) یا دوباره مقداردهی اولیه کردن (Re-initialize)، و یا حتی دوباره فرمت کردن(Re-Format) و یا دوباره مرتب کردن (Re-arrange) نیست. بسیاری از افرادی که در رشته فناوری اطلاعات هستند، میدانند که  آرایه RAID چه هست و چگونه می توانند با درست استفاده کردن از آن  به محافظت از داده­های خود کمک کنند، اما بسیاری از مردم نمی­دانند چه چیزی باعث اتفاق خرابی یک سیستم و یا هارد می­شود  و یا در زمانی که یک خرابی اتفاق افتاد چه کاری باید انجام دهند.

اول از همه، اجازه دهید از افراد غیر متخصصی شروع کنیم که فقط یک سیستم لپ تاپ Dell XPS یا هر لپ تاپ دگری با  دو عدد هارد و آرایه  RAID 0 دو ترابایتی  یا بیشتر خریداری می­کنند صرفا به این دلیل که آنها شنیده­اند این مدل سریع و قابلیت­های مازاد بر نیازهایشان دارد. بسیاری از این افراد ممکن است هیچ ایده­ای در رابطه با اینکه آنها یک آرایه دارند، نداشته باشند، آنها فقط این سیستم را خریده­اند که مقدار زیادی فضای ذخیره­سازی داشته باشند. به هر حال، RAID مخفف Redundant آرایۀ افزونگی داده­ها  بوسیلۀ دیسک­های ارزان ( و یا بنا به تعریفی دیگر دیسکهای مستقل)  Redundant Array of Independent Disks می­باشد. این یک سیستم مبتنی بر سخت افزار و یا نرم افزار است که از 2 یا چند درایو هارد دیسک استفاده می­کند که با هم  برای رسیدن به یکی از سه موارد زیر کار می­کنند:

  1. عملکرد عالی
  2. ظرفیت بیشتر
  3. افزونگی

انواع مختلفی از آرایه RAID وجود دارد. انواع مختلف RAID ها شماره­ دارند مانند RAID  سطح صفر ، 1 یا 5، که رایجترین در آرایه های RAID هستند. شما همچنین می­توانید سطوح را برای ساخت 1 + 0 RAID، RAID 10 و یا RAID 50 و غیره با یکدیگر ترکیب کنید.

Raid 0

اولین نوع، Raid0 سطح صفر، شامل striping ساده­ایست که 2 یا چند دیسک را دربرمی­گیرد و عملکرد و ظرفیت را افزایش می­دهد و مهمتر اینکه افزونگی­ها را از دست می­دهد. در اغلب موارد در سراسر دیسک، داده­ها به تکه­های 64 -128-256 کیلو بایتی (اندازه stripe) و یا بزرگتر ,تقسیم می­شوند.

Raid
انواع Raid
Raid چیست؟ انواع Raid چیست؟
  • سرعت خواندن: سریع
  • سرعت نوشتن: سریع
  • امنیت: کم
  • افزونگی: ندارد
  • تحمل پذیری خطا: ندارد
  • هزینه سخت افزاری: مناسب
  • مناسب برای: بوت های سریع، سیستم عامل ، پردازش و محاسبات

همانطور که در تصویر بالا مشاهده می فرمایید یک بسته داده بصورت مساوی به Strip چند قطعه مساوی با تعداد هارد دیسک ها تقسیم شده و به آنها منتقل میشود. برای مثال اگر 4 گیگ اطلاعات برای نوشتن زمانی در حدود 4 ثانیه لازم داشته باشد در این صورت هر گیگ یک ثانیه زمان خواهد برد و 4 گیگ اطلاعات در یک ثانیه منتقل خواهد شد. البته این یک مقال است و در عمل به چنین سرعتی نخواهیم رسید.

لطفا توجه داشته باشید: Raid 0 نباید با نام RAID بکار برده شود چون R در RAID مخفف افزونگی Redundant داده است که در RAID 0 بدین صورت نیست. اگر یک درایو در آرایه RAID 0 خراب شود کل آرایه غیرقابل دسترس می­شود و قابل بازیابی نیست مگر اینکه درایو خراب شده، تعمیر شود و به دیسک­های دیگر در آرایه ملحق شود. تلاش برای گرفتن هر گونه داده از یک درایو تنها در یک آرایه RAID 0 بی نتیجه است چون شما  در این تلاش ها نهایتا” یک قطعه تکه پاره از فایل را بدست می­آورید. برنامه­های کاربردی رایج مناسب برای ادیت و ویرایش فیلم و  ویدیو و فایل­های صوتی با RAID 0  و استفاده از همان هارد های معمولی نه آنچنان با کیفیت، سرعت و ظرفیت بسیار بالای مورد نیاز را فراهم می نماید. اکثر ویرایش­های ویدئویی در RAID بخوبی قابل انجام است و پس از آن محصول نهایی (ویدئو) را می­توان به یک مکان امن تر منتقل کرد. شرکت Dell و دیگر تولیدکنندگان کامپیوتر، RAID 0 را برای بسیاری از سیستمهای باکیفیت بازی Gaming  برای افزایش عملکرد نصب می­کنند. با این حال، بسیاری از کاربران از سیستم RAID خود بی­اطلاع هستند و یا در مورد نداشتن افزونگی بی­اطلاع هستند. LaCie و دیگر فروشندگان هارد درایو، دستگاه­های هارد درایو  USB اکسترنال با آرایه RAID 0 ساده می سازند اما برای شما توضیح نمی دهند که شما در حال اجرای یک سیستم RAID 0  هستید. شما ممکن است استدلال کنید یک درایو به تنهایی زیاد نیست در صورتیکه این هم درست است که شما هر چه تعداد درایوهای بیشتری داشته باشید، بیشتر احتمال دارد که یکی از آنها آسیب ببیند.

Raid 1

نوع دیگری از آرایه RAID ، RAID سطح یک می­باشد.  RAID 1 به عنوان RAID آینه ای نیز شناخته شده است. در این نوع RAID شما از 2 دیسک یکسان ( دوقلو های یکسان) استفاده می­کنید و با سخت­ افزار و نرم­ افزارهای تخصصی، داده ­ها روی 2 دیسک بصورت یکسان و نظیر به نظیر منعکس می­شوند.

Raid چیست؟ انواع Raid چیست؟
Raid چیست؟ انواع Raid
  • سرعت خواندن: بالا
  • سرعت نوشتن: پایین
  • امنیت: بالا
  • افزونگی: ندارد
  • تحمل پذیری خطا: دارد
  • هزینه سخت افزاری: گران
  • مناسب برای: حسابداری و عملیات کم سرعت

هر داده ای که بر روی یک درایو ریخته میشود بر روی درایو دوم نیز بصورت یکسان ذخیره میشود. به همین دلیل، ظرفیت یکی از دیسک­ها از دست می­رود، چون دقیقا اطلاعات مشابه در هر دو دیسک نوشته می­شود (به همین دلیل به این نوع RAID، RAID آینه می­گویند.) این نوع RAID به لحاظ امنیتی خیلی سودمند است، بخاطر اینکه اگر یکی از درایو­ها فیزیکی و یا به هر دلیلی خراب شود، داده­ های شما هنوز امن هستند. اما از سوی دیگر اگر یکی از درایو­ها از لحاظ منطقی خراب شوند (به عنوان مثال – خرابی جدول پارتیشن بندی) درایوهای دیگر هم تحت تاثیر قرار می­گیرند.

توجه: یکی از بزرگترین مشکلات در این نوع آرایه این است که اگر عملیات Mirroring در زمانی به هر دلیل قطع گردد کاربر امکان دارد متوجه مشکل نشود و به کار ادامه دهد. با این خیال که داده ها امن هستند زیرا یک نسخه نظیر به نظیر در هارد دوم وجود دارد، تا زمانی که سیستم از کار بیافتد. پس هیچ زمانی از بک آپ گیری غفلت نکنید. کار از محکم کاری عیب نخواهد کرد.

Raid 5

5RAID سطح 5 ، آرایه ­ای نهایی است که در اینجا با جزئیات مورد بحث قرار داده می­شود. RAID 5 از حداقل 3 درایو برای ذخیره­سازی داده­ها استفاه می­کند (با استفاده از اطلاعات  Parity توازن) بطوریکه اگر یک درایو خراب شد، داده­ها هنوز امن باشند.

Raid چیست؟ انواع Raid چیست؟
  • سرعت: بالا
  • امنیت: بالا
  • افزونگی: دارد
  • تحمل پذیری خطا: دارد
  • هزینه سخت افزاری: بالا
  • مناسب برای: گرافیک، بانک داده و …

در اغلب موارد بعد از اینکه یکی از درایوها در آرایه RAID 5 خراب شدند، باید برای دستیابی به افزونگی Redundancy ، درایو را در سیستم جایگزین کنیم سپس سیستم از روی اطلاعات مربوط به Parity درایوهای دیگر، اطلاعات را بر روی درایو بازسازی خواهد کرد. این آرایه، معمولا در سرورهایی که به دیسک فوق­ العاده سریع نیاز ندارد (مانند وب سرور)، مورد استفاده قرار می­گیرد. کم شدن سرعت در RAID 5 به این  دلیل است که RAID 5 نیاز قابل توجهی به محاسبات  خیلی زیاد دارد، بنابراین مقدار کمی از سرعت کاسته می­شود.

Parity: در اینجا نمی خواهم وارد فرمولنویسی و یا … بشوم بهتر میدانم بصورت ساده بیت ها یا بلوک های توارن را شرح دهیم.  جهت ترمیم اطلاعات از هاردی که خراب شده است یا به هر صورتی در مدار آرایه فعال نیست از روش محاسباتی Exclusive OR یا همان XOR بهره می بریم. هر بلوک اطلاعات در زمان تغییر پیدا کردن ( نوشتن و یا بازنویسی قسمتی از داده ها) با بلوک های دیکر در یک عملیات ریاضی XOR ادغام شده و بوک Parity  را میسازند. حال اگر هارد درایوی از مدار خارج شود و یا خراب شود این بلوک ها به کمک اطلاعات درگر بلوک های هارد های باقیمانده اطلاعات را بازسازی و در اختیار کامپیوتر قرار می دهند. عملیات XOR بصورت زیر می باشد.

XOR (0, 1) = 1                          XOR (1, 0) = 1                   XOR (0, 0) = 0                       XOR (1, 1) = 0